Руководство по расчету средств защиты водоводов от гидравлических ударов

Найти:
Где:
Тип документа:
Отображать:
Упорядочить:

Скачать Руководство по расчету средств защиты водоводов от гидравлических ударов

Дата актуализации: 01.01.2021

Руководство по расчету средств защиты водоводов от гидравлических ударов

Статус: Справочные материалы, МП, ТПР
Название рус.: Руководство по расчету средств защиты водоводов от гидравлических ударов
Дата добавления в базу: 12.02.2016
Дата актуализации: 01.01.2021
Область применения: Документ предназначен для оказания помощи проектным и производственным организациям в освоении расчетов гидравлических ударов, что необходимо для широкого внедрения в практику средств защиты, обеспечивающих уменьшение стоимости строительства водоводов за счет снижения расчетных давлений
Оглавление: Введение
1 Причины гидравлических ударов
2 Первичные и отраженные волны изменения давления
3 Оценка опасности гидравлических ударов в водоводах
4 Выбор средств защиты водоводов от гидравлических ударов
5 Подготовка расчетной схемы водовода
6 Печать результатов расчета
7 Подготовка исходных данных для проведения расчета
8 Задание на подготовку перфоленты и на проведение расчета
9 Инструкция по подготовке перфоленты исходных данных
10 Инструкция по записи программы на магнитную ленту
11 Инструкции по работе за пультом при проведении расчета
Приложение 1. Таблица I. Исходные данные по массивам А1 и А2
Приложение 2. Таблица II. Исходные данные по массиву А3
Приложение 3. Таблица III. Исходные данные по массиву А4
Приложение 4. Таблица IV. Исходные данные по массиву А5
Приложение 5. Таблица V. Исходные данные по массивам А6, А7, А8
Приложение 6. Таблица VI. Задание на подготовку перфоленты
Приложение 7. Таблица VII. Задание на проведение расчета
Разработан: ГПИ Союзводоканалпроект
ВНИИ ВОДГЕО
Утверждён: ВНИИ ВОДГЕО (VODGEO VNII )
Расположен в: Техническая документация
Экология

ГРАЖДАНСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

Сооружение гидротехнических объектов

Строительство

Справочные документы

Директивные письма, положения, рекомендации и др.
Список изменений:
  • опечатки

Текстовое изменение опечатки

опечатки

1.
Гидравлический удар в трубопроводной
системе возникает при быстром закрытии
или открытии арматуры, пуска и останова
насосов, заполнении трубопровода
жидкостью, разрыва трубопровода и т.п.

2.
Повышение давления ∆PVM= (Па) при гидравлическом ударе вследствие
монотонного полного прекращения движения
жидкости при условии τ < 2L/ α (прямой гидравлический удар) следует
вычислять по формуле Жуковского Н.Б. :

∆PVС
0ρα , (1)

где ω0– первоначальная скорость потока, м/с;ρ– плотность жидкости,
кг/м3;α– скорость
распространения ударной волны, м/с; τз– продолжительность закрытия или
открытия трубопроводной арматуры, с;L– длина трубопровода,
м.

3. Для
абсолютно жёсткой трубы скорость
распространения ударной волны:

,
(2)

где К
– модуль упругости жидкости, Па, т.е.
скорость распространения ударной волны
равна скорости звука в жидкости.

Скорость
звука в воде – 1450, бензине – 1115, керосине
– 1295, бензоле – 1325, масле – 1200
1400
м/с.

4. С
учётом работы деформации стенки трубы

,
(3)

где s– толщина стенки трубы; К – модуль
упругости жидкости, Па; Е – модуль
упругости материала трубы, Па.

Для
сталей при температуре до 1000С Е
≈ 2.100 МПа.

Модуль
упругости жидкости К при 200С:

Жидкость

К, МПа

Жидкость

К, МПа

Вода

2060

Нефть

1300

Ацетон

790

Масло

1220

Бензол

1080

Этиловый спирт

850

Керосин

1220

Эфир

700

5. На
практике скорость распространения
ударной волны меньше скорости звука,
т.к. стенки трубопровода не являются
абсолютно жёсткими.

При
уменьшении скорости потока от начальной
ω0до конечной ωкповышение
давления в волне вследствие неполного
гидравлического удара при условии τз< 2L/ α :

∆Рym= (ω0— ωк )ρα. (4)

6. При
условии τз> 2L/ α
и линейном законе изменения давления
и скорости при закрытии арматуры
интенсивность непрямого гидравлического
удара :

∆Рym= 2 (ω0— ωк )ρL/ τз .
(5)

7. Для
снижения интенсивности гидравлического
удара увеличивают продолжительность
закрытия или открытия трубопроводной
арматуры; уменьшают скорость потока,
увеличивая диаметр трубопровода;
предусматривают у насоса байпасный
трубопровод с клапаном, что позволяет
жидкости перетечь из области высокого
давления в область низкого давления;
увеличивают продолжительность останова
насоса при его аварийном отключении
установкой махового колеса; применяют
гасители гидравлического удара с
демпфирующим элементом (эластичными
прокладками, муфтами, сильфонами),
обратные и предохранительные клапаны,
уравнительные резервуары и пр.

Приложение 6. Расчётно-экспериментальные методы и средства защиты трубопроводов от вибрации

1.
Технические решения по снижению пульсации
потоков, вибрации трубопроводов и
виброзащите окружающих объектов.

Снижение
вибрации ТТС производится путём
уменьшения или устранения возмущающих
воздействий и регулированием параметров
механической системы, — с целью устранения
резонансных колебаний.

При
этом необходимо в первую очередь
устранить резонансные колебания
пульсирующего потока и отстроить от
возможного совпадения резонансов потока
и механической системы.

Известны
следующие способы отстройки системы
от резонансных колебаний газа.

Изменение
длин и диаметров участков трубопроводной
системы, если это допускается компоновкой
системы.

Изменение
температуры и давления нагнетания
компрессора, если это возможно по
технологии работы. От этих параметров
зависит величина плотности продукта и
скорости звука, влияющих на частотный
спектр системы.

Установка
диафрагм рассеивает энергию колебаний
газа и изменяет амплитудно – частотный
спектр газа в трубопроводной системе.
Ориентировочно диаметр расточки диафрагм
должен быть равен ≈ 0,5 внутреннего
диаметра трубы. Оптимальный диаметр
расточки диафрагмы d,
обеспечивающий эффективное гашение
пульсации, может быть определён по
уравнению:

,
(1)

где Vcp– средняя скорость газа в трубопроводе.

Для
двухфазных потоков:

,
(2)

где ξ
– коэффициент сопротивления диафрагмы.

Установка
буферных ёмкостей уменьшает амплитуды
пульсации давления за счёт рассеивания
энергии колебания газа на возбуждение
массы газа в объёме буферной ёмкости и
изменяет спектр собственных частот
колебаний. Для наиболее эффективного
гашения колебаний буферная ёмкость
должна устанавливаться непосредственно
у источника возбуждения колебаний (у
цилиндра компрессора). На несколько
цилиндров одной ступени целесообразно
устанавливать общую ёмкость.

Установка
диафрагм на входе в ёмкость или на выходе
из ёмкости. При этом размеры ёмкости
могут быть уменьшены примерно на 30% по
сравнению с ёмкостью без диафрагмы.
Дополнительные потери давления при
установке диафрагмы меньше, чем
дополнительные потери при резонансных
колебаниях.

Акустический
фильтр устанавливается в тех случаях,
когда возникает необходимость в
значительном снижении колебаний;
требующиеся для этого габаритные размеры
буферной ёмкости превышают допустимые
из условий компоновки. Акустический
фильтр характеризуется чётким дискретным
спектром полос пропускания и гашения
частот колебаний газа.

Интерференционный
способ гашения пульсации эффективен в
очень узкой полосе частот колебаний.
Для этих целей применяются специальные
ответвления или петли (отводы), длину
которых выбирают равной нечётному числу
полуволн.

Сочетание
в одной трубопроводной системе различных
способов гашения пульсаций.

Последовательность
проведения отстройки от резонансных
колебаний, а также снижения колебаний
давления газа, представляет собой
итерационный процесс внесения изменений
в конструкцию трубопроводной системы
с последующей проверкой эффективности
изменений расчетом на ЭВМ.

Если
изменение параметров газа невозможно
или не дает желаемых результатов,
рассматривается возможность изменения
геометрических параметров системы, а
при наличии в схеме вспомогательных
технологических аппаратов
(масловлагоотделителей, сепараторов,
теплообменников и др.) рассматриваются
варианты компоновки этого оборудования.
При необходимости применяются гасители
пульсации (диафрагма, буферная ёмкость,
диафрагма с буферной ёмкостью,
акустический фильтр).

2.
Снижение вибрации ТС и виброзащита
окружающих объектов.

В
трубопроводных обвязках поршневых
машин максимальная энергия приходится
на низшие гармоники. Расчеты допустимо
проводить по нескольким первым (до 3 –
5) собственным частотам каждого пролёта
и реализовывать отстройку по этим
значениям.

2.1
Корректировка трубопроводной системы
для устранения механических резонансов.

Спектр
собственных частот любой механической
системы зависит от её объёмно-конструктивных
решений, условий закрепления и инерционно
– жесткостных параметров. Для
трубопроводных систем такими параметрами
являются:

    • количество
      участков, расположенных между опорами,
      их конфигурация;

    • наличие
      сосредоточенных масс и их величина;

    • условия опирания;

    • упругие опоры и
      их жесткостные параметры;

    • инерционно –
      жесткостные параметры участков.

Сосредоточенные
массы – увеличивают инерционные
характеристики и снижают значения
собственных частот.

Практически
понижение значения собственной частоты
способом включения дополнительной
массы может быть эффективным при величине
массы, соизмеримой с массой участка.

В
реальных системах сосредоточенные
массы конечных размеров увеличивают
жёсткость системы.

В
большинстве случаев в реальных
трубопроводных системах сосредоточенные
массы имеют самостоятельные опоры и
могут рассматриваться как разделители
системы на две независимые с жёсткими
заделками в точках присоединения масс.

Ужесточение
системы включением массы – фактор
конструктивного увеличения собственной
частоты. Точный ответ о влиянии масс в
каждом конкретном случае конструктивного
решения может быть получен только
расчётом всей системы в целом.

2.2
Начальные условия зависят от условий
закрепления концевых и промежуточных
участков. Влияние их может быть
значительным. При применении скользящих,
односторонних опор необходимо
предварительно провести расчёт на
статическую прочность и убедиться в
нагруженности опор.

При
разгруженной односторонней опоре в
исходных данных для расчёта собственных
частот принимается суммарная длина
пролёта между двумя соседними опорами,
что может существенно снизить значение
собственной (парциальной) частоты
участка.

Целесообразность
применения упругих опор и необходимые
величины их жёсткости могут быть
определены только общим расчётом системы
на ЭВМ.

Упругие
опоры, уменьшая эквивалентную жёсткость
всей системы, снижают нижнюю границу
частотного диапазона участка и системы.

Применение
их – эффективно при отстройке от
резонанса в сторону уменьшения значений
собственных частот.

2.3
Необходимость отстройки трубопроводной
системы от резонансов определяется из
условия:

(2)

по
каждому из потенциально возможных
механизмов возбуждения вибрации.

Последовательно
по степени целесообразности и эффективности
применяются следующие способы изменения
длины пролёта.

Для
вывода системы за пределы резонанса
необходимо изменение длины участка на
15 – 20 %.

Рекомендуется
вначале проводить корректировку в
сторону увеличения f0,
т.е. уменьшения длины пролётаL.

При
каждом вновь принятом значении Lпроверяется соотношение (2) по всем
возмущающим частотам.

В случае
вывода системы из зоны одного и входа
в зону другого резонанса, система
корректируется по новому резонансному
режиму.

При
невозможности корректировки в сторону
увеличения f0,
корректировка проводится уменьшениемf0, т.е. увеличением
определяющегоf0участка.

2.4
Условия закрепления и упругие опоры.

При
ограничении возможностей варьирования
длиной пролёта, отстройка системы от
резонанса проводится выбором типа опор
и подбором их жёсткости.

Изменение
расположения сосредоточенных масс
задаётся расчётчиком только при наличии
в системе сосредоточенных масс.

При их
отсутствии специально вводить
сосредоточенные дополнительные массы
для изменения спектра частот рекомендуется
только при невозможности применения
других способов для отстройки от
резонанса.

Изменение
геометрии системы.

При
неэффективности способов, изложенных
в п.п. 2.1 – 2.4, необходимо изменить
геометрию системы, обеспечив свободу
вариации fo,
максимально спрямив трассу, по возможности
избежать лишних поворотов.

При
этом способе необходимо проведение
проверочных расчётов на самокомпенсацию.

2.6
Изменение инерционно – жёсткостных
параметров трубопровода – варьируется
диаметром трубопровода.

При
наличии специальных инерционно –
жёсткостных гасителей, антивибраторов,
исходя из экономической и технической
целесообразности их применения,
просчитываются варианты частотных
спектров системы с гасителями, и по
формам колебаний проводится оценка их
эффективности.

Корректировка
трубопроводной системы для устранения
механического резонанса проводится по
каждому механизму возбуждения колебаний
не менее, чем по пяти гармоникам и
количеству собственных частот колебаний
системы, задаваемому расчётчиком, или
равному удвоенному значению числа
участков системы.

3.
Рекомендации по инструментальному
обследованию и мониторингу трубопроводных
систем и нагнетательных машин при пуске
и эксплуатации.

3.1
Инструментальные обследования вибрации.
Целью обследования является:

измерение
уровней вибрации трубопроводов, сравнение
их с допускаемыми (см. п.4.2);

определение
степени опасности вибрации;

анализ
спектров вибрации, диагностика частотных
спектров вибровозмущений и их
интенсивности;

оценка
уровней вибрации элементов нагнетательных
машин (4.3 – 4.9) как источников вибрации;

измерение
уровней пульсации давления, сравнение
их с допускаемыми, определение
необходимости их снижения;

определение
необходимости виброзащиты окружающих
объектов;

заключение
о необходимости периодического или
стационарного их мониторинга вибрации
трубопроводов и нагнетательных машин.

3.1.1
Измерения вибрации.

Измерения
в каждой намеченной точке проводятся
по трём осям.

Условно
принимаются направления осей:

Y– по оси вала машины,

X– в горизонтальной плоскости,

Z– нормально к плоскостиXY.

Направление
Yвыдерживается по всей
трассе для каждого участка.

3.1.2
Точки измерения:

нагнетательная
машина – на торцах цилиндров, нагнетательные
патрубки, фундаментные болты;

опоры
трубопровода;

середина
каждого пролёта между опорами, при
наличии в пролёте между опорами отводов
– на концах отвода.

Определяется
частотный спектр вибрации.

Измеряются
размахи виброперемещений:

общий
(суммарный) уровень;

на
каждой частотной составляющей спектра.

3.1.3 При
проведении измерений фиксируется
нагрузочный режим трубопровода:

состав
продукта;

температура
на каждом участке;

давление;

производительность;

время
и дата проведения измерений.

При
меняющихся режимах эксплуатации
необходимо проведение измерений на 3 –
4 – х режимах производительности.

Результаты
измерений протоколируются с указанием
исполнителей.

3.2
Мониторинг трубопроводных систем.

Вид
мониторинга: периодический или
постоянный, — определяется проектной
документацией или назначается по
результатам инструментальных обследований.

3.2.1
Периодический мониторинг.

Выполняются
все требования п.3.1. Периодичность
измерений вибраций при опорных уровнях
не выше 2 (п.4.2) назначается не реже одного
раза в месяц.

При
значениях вибрации приближающихся к
третьему уровню – не реже 1 раза в неделю.

При
стабилизации вибрации в районе 3-го
уровня в течение 4-х измерений (1 месяц)
допустимо увеличить периодичность до
одного месяца.

При
возрастании уровней от 3 и 4 необходим
ежедневный мониторинг и при достижении
размахов вибрации средних значений в
полосе 3 –4 уровней требуется срочная
остановка и реконструкция систем.

3.2.2
Стационарный мониторинг.

Необходимость
определяется по степени ответственности
и опасности проектов или заключением
– по инструментальным обследованиям.

При
стационарном мониторинге предусматривается:

на
нагнетательных машинах – не менее одной
точки (по X,Y,Z),

на
трубопроводных системах – не менее,
чем в трёх точках по трассе.

Допускается
фиксация уровней вибрации для каждой
точки по одному или двум наиболее
виброопасным направлениям.

По
максимальным уровням вибрации из всех
намеченных точек по трассе и координатам
выбираются не менее двух для включения
сигнализации аварийного уровня.

Рекомендуемые
инструментальные средства обследования
вибросостояния и мониторинга представлены
в приложении 8.

4.
Нормирование пульсации потока и вибрации
трубопроводов.

4.1
Пульсация потока продукта.

Неравномерность
потока ограничивается в зависимости
от рабочего давления:

P МПа

< 0,5

0,5 – 1,0

1,0 – 2,0

2,0 – 5,0

>5,0

δ %

4 – 8

4 – 6

3 – 5

2 – 4

2 – 3

Для
всасывающих линий и нефтяного газа
допускается большее значение пульсации
давления.

4.2
Вибрации трубопроводов.

Нормируются
по амплитуде виброперемещений в
зависимости от частоты вибрации.

Различаются
пять опорных уровней вибрации:

1 –
расчётный при проектировании,

2 –
допускаемый при эксплуатации,

3 –
требующий исправления, реконструкции
системы,

4 –
уровень появления аварийных ситуаций;

соответственно в диапазонах:

до
уровня 2 — удовлетворительное состояние
трубопроводов,

2 – 3
— допускаемое значение, контроль,

3 – 4
— повышенный контроль, возможны
отказы, необходимо

исправление, реконструкция;

выше 4
— экстренное исправление.

Общий
принцип построения норм – отличие
значений вибрации для каждых двух
смежных уровней при заданной частоте
колебаний – на 6 дБ.

В таблице
4.1 даны дискретные значения допускаемых
значений вибрации трубопроводов для
фиксированных частот.

Практически
для большинства трубопроводных обвязок
насосов и компрессоров главные амплитудные
составляющие процессов вибрации
определены в диапазоне с частотами до
60 – 70 Гц.

Таблица 4.1

Допускаемые значения амплитуд вибрации
трубопроводов,Saмкм

Диапазон

Частота, Гц

2

4

6

8

10

20

30

40

50

60

1

120

115

100

90

85

60

50

45

40

30

2

250

230

200

180

163

120

95

85

75

70

3

500

450

400

360

330

230

180

145

135

130

4

1230

1100

950

800

750

500

420

350

320

300

При
мониторинге вибросостояния трубопроводов
в условиях эксплуатации с целью оценки
и выделения причин повышенных уровней
вибрации, необходимо иметь кроме уровней
пульсации давления, информацию об
уровнях вибрации компрессоров, насосов,
фундаментов и т.д.

В данном
разделе даются нормативные данные по
уровням вибрации следующих узлов и
элементов нагнетательных машин.

    1. Насосы.

    2. Таблица 4.2

Допустимая вибрация насосовSa,
мкм

Частота вращения
вала С-1

До 12,5

от 12,5 до 16,5

от 16,6 до 25,0

от 25,0 до 50,0

свыше 50,0

Допустимая амплитуда
вибрации Sa, мкм

120

100

80

60

50

Таблица 4.3

Соседние файлы в папке ПРоект 2

  • #

    29.03.20157.96 Mб33!Сборник расчеты 52857.tif

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

    29.03.201585.66 Кб20Лаб. работа №1.xmcd

Мошнин, Лев Федорович — Руководство по расчету средств защиты водоводов от гидравлических ударов [Текст]

Карточка

Мошнин, Лев Федорович.

Руководство по расчету средств защиты водоводов от гидравлических ударов [Текст] / Л. Ф. Мошнин, Л. А. Обухов ; Госстрой СССР. Глав. упр. по строит. проектированию предприятий, зданий и сооружений. Всесоюз. объединение «Союзводоканалниипроект». Всесоюз. науч.-исслед. ин-т водоснабжения, канализации, гидротехн. сооружений и инж. гидрогеологии «ВОДГЕО». — Москва : [б. и.], 1970. — [2], 78, [14] с. : черт.; 21 см.

Авт. указан на 1-й с.

RuMoRGB

Шифр хранения:

FB Б 70-25/549

FB Б 70-25/550

FB Арх

Описание

Автор
Заглавие Руководство по расчету средств защиты водоводов от гидравлических ударов [Текст]
Дата поступления в ЭК 19.03.2013
Каталоги Книги (изданные с 1831 г. по настоящее время)
Сведения об ответственности Л. Ф. Мошнин, Л. А. Обухов ; Госстрой СССР. Глав. упр. по строит. проектированию предприятий, зданий и сооружений. Всесоюз. объединение «Союзводоканалниипроект». Всесоюз. науч.-исслед. ин-т водоснабжения, канализации, гидротехн. сооружений и инж. гидрогеологии «ВОДГЕО»
Выходные данные Москва : [б. и.], 1970
Физическое описание [2], 78, [14] с. : черт.; 21 см
Примечание Авт. указан на 1-й с.
RuMoRGB
Язык Русский
Места хранения FB Б 70-25/549
FB Б 70-25/550
FB Арх


Руководство по расчету средств защиты водоводов от гидравлических ударов

Получить бесплатно

  • Текст
  • Оглавление
  • Сканер-копия

РУКОВОДСТВО
ПО РАСЧЕТУ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ВОДОВОДОВ ОТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УДАРОВ

Введение

В соответствии с планом работ ВНИИ ВОДГЕО в 1969-1970 гг. на основе обобщения опыта проектирования средств защиты от гидравлических ударов должно быть разработано Руководство по расчету этих средств с использованием ЭЦВМ.

Целью работы является оказание научно-технической помощи проектным и производственным организациям в освоении расчетов гидравлических ударов, что необходимо для широкого внедрения в практику средств защиты, обеспечивающих уменьшение стоимости строительства водоводов за счет снижения расчетных давлений.

Первым этапом в выполнении этой работы является данное Руководство, предусматривающее использование ЭЦВМ Минск-22 с выполнением расчетов по программе ГУ-7-МИ. Большая часть приводимых в нем материалов может быть использована и при проведении расчетов по другим программам.

Скачать документ нельзя
Можно заказать Бесплатно! 1 документ

Международные и зарубежные стандарты ( ASTM, ISO, ASME, API, DIN EN, BS EN, AENOR и др.) не предоставляются в рамках данной услуги. Каждый стандарт приобретается платно с учетом лицензионной политики Разработчика.

Получить бесплатно

или посмотрите возможности крупнейшей электронной библиотеки «Техэксперт» — более 8 000 000 документов!

Заказать бесплатную демонстрацию


! После демонстрации Вы получите бесплатный доступ к базе данных «Информационный указатель стандартов» или к информационному каналу «Реформа технического регулирования», куда включены не только новые технические регламенты, но также их проекты — предстоящие изменения в области технического регулирования. Ни в одной другой базе данных этого нет!

Подписка на полную версию «Указателя стандартов» через ФГУП «Стандартинформ» стоит 20 000 рублей.

При заказе демонстрации Вы получите доступ к его электронной версии совершенно бесплатно!

Section background

На чтение 5 мин Просмотров 5.7к.

Гидравлический удар – явление, связанное с резким изменением (повышением или понижением) давления в напорном трубопроводе при быстром изменении (торможении или ускорении) скорости движения жидкости в нем.

Содержание

  1. Причины возникновения
  2. Результат гидравлического удара
  3. Как происходит гидроудар
  4. Предотвращение гидроудара
  5. Расчет величины гидравлического удара
  6. Пример расчета величины гидравлического удара
  7. Найдем скорость распространения ударной волны
  8. Определим повышение давления при гидравлическом ударе
  9. Определим напряжение, испытываемое стенками трубы:
  10. Расчет с помощью компьютера
  11. Историческая справка: изучение гидравлического удара

Гидроудар

Причины возникновения

К возникновению гидравлического удара могут привести мгновенное закрытие или открытие запорных устройств, внезапная остановка и пуск насоса и т.д.

При торможении потока – положительный гидроудар.

При ускорении потока – отрицательный гидроудар.

Увеличение давления при гидравлическом ударе

Увеличение давления при гидравлическом ударе от резкого закрытия задвижки

На рисунке справа представлен график возрастания давления при гидравлическом ударе в трубопроводе при резком закрытии задвижки. Давление указано в кгс/см2 (килограмм-сила на сантиметр квадратный, 1 кгс/см2 = 10 м.вод.ст ([метры водяного столба]). На рисунке видно, что давление перед задвижкой составляло 2,5 кгс/см2 , и достигло 11 кгс/см2 при гидроударе, то есть выросло более чем в четыре раза.

Результат гидравлического удара

При повышении давления в трубопроводе выше критического (давления, на которое рассчитан материал трубопровода или арматуры) происходит повреждение наиболее уязвимого элемента трубопроводной системы

разрушение трубопровода

На рисунках ниже представлены фотографии разрыва трубопроводов в результате гидроудара, а также повреждения трубопроводной арматуры.

прорыв труб

Прорыв трубопроводов в результате гидравлического удара
повреждение арматуры
Повреждение арматуры в результате гидроудара

А) Разрыв фланцевого соединения; Б) Разрыв стенки задвижки; В) и Г) Разрушение обратного клапана

Как происходит гидроудар

схема гидроудара

Рассмотрим явление гидравлического удара на примере простого трубопровода, соединенного с резервуаром. По трубопроводу протекает вода со скоростью υ. На расстоянии L от входного сечения находится задвижка, которую можно мгновенно закрывать и открывать.

При мгновенном закрытии задвижки мгновенно остановятся те частицы жидкости, которые соприкасаются с поверхностью задвижки. Затем остановится ближайший к ним слой жидкости. Произойдет мгновенное сжатие этого слоя и, как следствие, повышение давления, которое называется ударным давлением ∆р.

В результате сжатия частицы жидкости в трубопроводе будут обладать большей энергией, чем частицы жидкости, находящиеся в резервуаре, и начнут перемещаться в сторону резервуара. Затем под действием давления жидкости в резервуаре начнется движение жидкости от резервуара к задвижке, т.е. пройдет новая волна сжатия. Таким образом, жидкость в трубопроводе будет совершать затухающее (вследствие трения, упругости стенок трубопровода и т. д.) колебательное движение.

Предотвращение гидроудара

Предотвратить гидравлический удар можно в первую очередь за счет медленного открытия и закрытия запорной арматуры. Это актуально как для больших трубопроводов (при диаметре более 400 мм обязательной является установка электропривода для открытия задвижки), так и для трубопроводов малых диаметров. Т.е. и смеситель у нас дома открывать и закрывать необходимо медленно.

Расчет величины гидравлического удара

Повышение давления, Па, при гидравлическом ударе (ударное давление) определяется по формуле Жуковского:

Формула Жуковского

Для конкретной жидкости величина скорости распространения ударной волны зависит от внутреннего диаметра трубы, толщины ее стенок и коэффициента упругости материала трубы

Скорость распространения ударной волны может быть найдена по формуле:

Скорость распространения ударной волны

Пример расчета величины гидравлического удара

Гидравлические удары в водоснабжении и их расчет

ЗАДАЧА: Определить  величину давления на единицу площади внутренней поверхности чугунной водопроводной трубы диаметром 100 мм при быстром закрытии задвижки. Проанализировать, выдержит ли труба этот гидроудар. Скорость течения воды в трубе 1 м/с, толщина стенок трубы 8,5 мм. Гидростатическое давление в трубе, когда задвижка открыта, равно 4 атм (напор перед задвижкой – 40 м).

Найдем скорость распространения ударной волны

решение задачи 1

Определим повышение давления при гидравлическом ударе

Гидравлические удары в водоснабжении и их расчет

Определим напряжение, испытываемое стенками трубы:

От гидростатического давления до удара

решение задачи 2

Непосредственно от самого гидравлического удара

решение задачи 3

Полное напряжение, возникающее в материале при гидравлическом ударе:

ответ на задачу о гидроударе

Это меньше, чем обычно допускаемое для чугуна напряжение в 250 кгс/см2. Гидравлический удар при такой скорости течения жидкости (1 м/с) не угрожает целостности трубы.

Расчет с помощью компьютера

Историческая справка: изучение гидравлического удара

фотография Жуковского Н.Е.

Н.Е. Жуковский

Николай Егорович Жуковский по инициативе руководства московского водопровода, возглавил  проведение в 1897–1898 гг. большого комплекса научных исследований вопроса гидравлического удара на базе Алексеевской водокачки.

Исследования проводились на чугунных трубах диаметром 2, 4 и 6 дюймов (50, 100 и 150 мм), проложенных по поверхности земли на территории водокачки. Они соединялись с трубой главного водовода диаметром 24 дюйма (600 мм), транспортирующего воду в Москву. При этом с помощью манометров и самописцев изучались  давление и гидродинамика в трубах, распределение давления вдоль труб во время быстрого перекрывания трубопроводов заслонкой в конце.

Выяснилось, что явление гидравлического удара объясняется возникновением и распространением вдоль труб ударных волн, вызванных сжатием воды и деформацией стенок труб. Благодаря исследованиям, выполненным инженерами Алексеевской водокачки: К.П. Карельских, В.В. Ольденбергером и И.Н. Березовским под руководством Н.Е. Жуковского, удалось создать довольно четкую теорию гидравлического удара и найти средства борьбы с этим явлением (использование воздушных колпаков и пружинных клапанов-гасителей давления).

Фильм о гидравлических ударах Киевской киностудии научно-популярных фильмов 1989 года.

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Взлет ас архивный считыватель асдв 020 инструкция
  • Как продать квартиру без риэлтора пошаговая инструкция 2020
  • Возврат налога за обучение ребенка через госуслуги пошаговая инструкция
  • Как подписаться на платформу караулова инструкция по применению цена
  • Мастер создания загрузочных носителей acronis инструкция