89)Гидравлический удар. Опыты Жуковского по изучению явления гидравлического удара в трубах.
Если при движении воды или другой жидкости в трубах резко изменить скорость течения (закрыть или открыть задвижку, выключить насос и пр.), то в трубе возникает гидравлический удар, вызванный изменением давления. Гидравлический удар иногда вызывает разрушение трубы.
Гидравлический удар можно рассматривать как частный случай одномерного неустановившегося движения жидкости.
После закрытия задвижки не вся масса жидкости прекращает течение мгновенно. Вначале прекращает движение слой жидкости, непосредственно соприкасающийся с шибером задвижки; затем последовательно прекращают движение слои жидкости на увеличивающемся со временем расстоянии от задвижки. При этом уплотняется (сжимается) ранее остановившаяся масса жидкости, и в результате повышения давления несколько расширяется труба. Вследствие этих обстоятельств в трубу войдет дополнительный объем жидкости
При эксплуатации трубы необходимо уметь определять максимальное повышение ударного давления в случае внезапной остановки потока или безопасное время закрытия задвижки, соответствующее предельно допустимому повышению давления. Это максимальное повышение давления называется гидравлическим ударом. Гидравлический удар может возникать и при частичном закрытии заслонки.
Величина давления после закрытия задвижки Р1=Р+∆Р
При полностью закрытой задвижке изменение давления будет небольшим: Р1-Р=∆Р=СударнV0 (Формула Жуковского)
Н.Е. Жуковским была получена формула для расчета величины скорости распространения ударной волны.
90)От каких факторов зависит повышение давления при гидроударе? Способы борьбы с гидроударом.
Гидравлический удар - максимальное повышение ударного давления в случае внезапной остановки потока или безопасное время закрытия задвижки, соответствующее предельно допустимому повышению давления. Гидравлический удар можно рассматривать как частный случай одномерного неустановившегося движения жидкости. ∆Р=СударнV0
Давление в виде удара распространяется по трубе с определенной скоростью звука.
Например, для воды скокроть звука при комнатной температуре равна 1435 м\с.
В газе скорость звука можно записать в виде а2=dp/dρ
Адиабатическая скорость звука равна а2=k*p/ρ
Чем больше скорость движения жидкости, ее плотность, а также скорость распространения ударной волны (больше «жесткость» трубы), тем выше величина ударного повышения давления. Величина давления не зависит от длины трубы
Явление гидроудара используется в технике в самых разнообразных устройствах. Это оригинальные топливные системы, гидротаран и т.д.
Способы борьбы с гидроударом самые разнообразные.
- плавное закрытие задвижки с постепенным уменьшением скорости. Этот способ реализован в винтовом механизме обычного водопроводного крана.
- Варьируя толщину стенки и диаметр трубы также можно снизить последствия гидроудара.
- Замена материала трубы (например стальной трубы на резиновый шланг) приведет к изменению величины ударного давления.
- Аккумулирующие вставки (чаще всего в виде емкости, заполненной газом), поглощают кинетическую энергию жидкости, постепенно отдавая ее впоследствии. Такие гасители колебаний давления часто используются в насосных установках с поршневыми насосами, у которых велика неравномерность подачи.