Прямий і непрямий гідравлічні удари, їх характеристики. Методи боротьби з гідроударів. Гідротаран, конструкція, застосування.
При різкій зміні швидкості руху рідини в довгих трубопроводах має місце зміна (наростання або зниження) тиску, яке називається гідравлічним ударом.
Явище гідроудару відкрив в 1897-1899г Н.Е.Жуковский.
Збільшення тиску при гідроударі визначається відповідно до його теорією за формулою:
Причини виникнення: швидке закриття або відкриття запірних і регулюючих пристроїв; раптова зупинка насоса, випуск повітря через гідранти на зрошувальній мережі при заповненні трубопроводів водою; пуск насоса при відкритому затворі на нагнітальної лінії.
Гідроудар здатний викликати утворення поздовжніх тріщин в трубах, що може привести до їх розколу, або пошкодження інших елементів трубопроводу. Також гідроудари надзвичайно небезпечні і для іншого обладнання, такого як теплообмінника, насоси і посудини, що працюють під тиском.
Розрізняють прямий і непрямий гідравлічні удари.
Прямий (повний) гідроудар відбувається при часу закриття засувки, де L - відстань до резервуари або водойми. здатного підтримувати постійний тиск; з-швидкість поширення ударної хвилі в трубопроводі. У разі прямого гідравлічного удару створюється повна сила удару. При повному гідроударі фронт виникла ударної хвилі рухається в напрямку, протилежному первинному напряму 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.
Непрямий гідроудар (неповний) виходить при. Такий удар характеризується меншою силою. При неповному гідроударі фронт ударної хвилі не тільки змінює напрямок свого руху на протилежне, але і частково проходить далі крізь не до кінця закриту засувку.
Способи боротьби з гідроударів.
Заходи боротьби з гідроударів представляють собою заходи щодо недопущення небезпечних підвищень або знижень тиску в трубопроводах і заходи щодо їх захисту, якщо небезпечні коливання тиску виникнуть. Заходи боротьби залежать від умов подачі води: чи подається вода насосами в піднесений резервуар або йде самопливом з водойми вниз.
Якщо вода йде самопливом і засувка знаходиться в нижньому кінці трубопроводу, можливі наступні заходи;
повільне закриття засувки;
встановлюються зрівняльні резервуари або вежі;
застосовуються повітряні ковпаки;
Якщо вода подається знизу насосами наверх в резервуар, гідравлічний удар виникає від зупинки насоса. Боротьба з такого роду ударами може вестися декількома шляхами:
установка скидного пристрою, який при підході ударної хвилі відкривається і пропускає воду на вилив.
видалення зворотного клапана і пропуск води в зворотному напрямку через насос.
Явище гідравлічного удару може бути використано для підйому води спеціальним пристроєм, званим гідравлічним тараном. Він складається з трубопроводу, що підводить А, зазвичай має невелику довжину, робочої коробки В з двома клапанами С і Д і повітряного ковпака Е, з нагнітає трубопроводом F, що подає воду в резервуар К. Ударний клапан С відкривається під дією власної ваги. При його відкритті через трубопровід А під невеликим напором Н1 починає надходити вода, яка витікає через відкритий клапан С. Унаслідок збільшення сили впливу випливає з наростаючою швидкістю води на ударний клапан він закривається і швидкість потоку в трубопроводі падає до нуля. У зв'язку з раптовою зупинкою потоку в падаючому трубопроводі і робочої коробці станеться гідроудар з різким підвищенням тиску. Під впливом цього тиску відкривається нагнітальний клапан і частина води надійде в повітряний ковпак Е, стискаючи наявний там повітря, який витіснить частину води в напірної трубопровід F, піднявши її на висоту Н2 в резервуар К. віслюку відходу частини води в повітряний ковпак тиск в робочій коробці зменшиться і ударний клапан С під дією власної ваги відкриється. При цьому вода знову почне виливатися через клапан С, а нагнітальний клапан Д закриється під дією сили тиску повітря в повітряному клапані Е. Потім відбувається повторення процесу.
Цей перший період роботи тарана називається розгінним періодом. Другий період називається ударним. коли відбудеться гідроудар і в робочій коробці з'явиться підвищений тиск, відповідне напору Н> Н1. Третій період називається робочим. Протягом цього періоду вода з повітряного ковпака буде надходити через напірний трубопровід в резервуар.
Напір Н1 зазвичай 1.5-5 м. А висота нагнітання Н2 від 15 до 40 м. При цьому подача витрати Q2 = (0,4. 0,07) Q.
К-т корисної дії гідротарана.
коливається в межах від 0,85 до 0,4, а витрата Q = Q1 + Q2.
При роботі тарана дуже великі непродуктивні втрати води Q1.
Випускаються промисловістю тарани можуть піднімати воду на висоту до 60 м з витратою до 20-22 л / хв. Відомі потужні тарани, продуктивність яких досягає 150л / с.
Застосування. Основна область його застосування - меліорація і зрошення, свого часу він досить широко використовувався і пожежними.
