14.4. Гидравлический удар

ПРИ ПОСТЕПЕННОМ ЗАКРЫТИИ ЗАТВОРА

В реальных условиях время закрытия затвора или другого регулирующего устройства всегда больше нуля, т. е. при самом быстродействующем устройстве мгновенного закрытия достигнуть нельзя. В зависимости от соотношенияи фазы ударыповышение и понижение давления достигают различных значений.

Различают прямой гидравлический удар (при ) и непрямой гидравлический удар, когда. Напомним, что.

Прямой гидравлический удар . В процессе закрытия затвора изменяется площадь выходного сечения и, следовательно, изменяется средняя скорость потока в трубопроводе по некоторому закону, который определяется конструкцией затвора и зависимостью проходного сечения затвора от времени. Присредняя скорость, в промежуточный момент временисредняя скорость равна текущему значению, а приимеем.

При немгновенном закрытии затвора изменение средней скорости потока можно представить в виде ряда ступенчатых понижений скорости , которые вызывают в соответствии с описанным выше механизмом явления ряд повышений давления. Суммируя эти повышения давления (они, очевидно, нарастают вплоть до момента закрытия), можно в любой момент временинайти.

При прямом гидравлическом ударе () максимальное повышение давления происходит при:

.

При повышение давления будет меньше, чем по (14.1), так как разность средних скоростей, входящая в проекцию изменения количества движения , в этом случае равнаи

. (14.15)

На диаграмме изменения во времени давления у затвора при (рис. 14.12) видно, что приповышение давления равно. Характер диаграммы и ординаты определяются взаимодействием волн повышения и понижения давления в трубопроводе.

Первая волна повышения давления, возникшая в момент , дойдет до резервуара за время, отразится от входного сечения и в моментвернется к сечению у затвора. Приимеем

В момент начнется уменьшение давления - сначала до, а затем давление будет уменьшаться, пока в момент времени () не достигнет значения ().

В момент волна понижения давления начнет гаситься следующей волной повышения давления и т. д. Поскольку здесь не учитывались потери на трение, процесс - незатухающий.

На рис. 14.12 волны повышения и понижения давления обозначены соответственно знаками «+» и «—».

Рис. 14.12

Непрямой гидравлический удар . В этом случае явление осложняется тем, что припервая волна повышения давления, пройдя за времядо резервуара и обратно, вернется к затвору, когда он еще не полностью закрыт.

При этом понижение давления начнется при не полностью погашенном повышении давления, при частично открытой задвижке и наличии скорости поступательного движения. Если , то, вернувшись в моментк затвору, волна понижения давления сменится следующей волной повышения давления, опять-таки неполностью погашенной, при открытой еще задвижке и наличии поступательной скорости.

На диаграмме изменения давления у затвора при (рис. 14.13) видно, что вторая волна повышения вернется к затвору в момент, когда затвор все еще не полностью закрыт, и не будет полностью погашена.

Диаграмма на рис. 14.13 построена способом, при котором в каждый данный момент времени алгебраически суммируются отрезки соседних полос, обозначенных знаками «+» и «—». Это учитывает одновременное суммарное действие нескольких волн (и повышения, и понижения давления).

Непрямой гидравлический удар при линейном изменении скорости. В этом случае, как и ранее, по (14.15)

.

Так как , то максимальное в данном случае повышение давления будет наблюдаться при, когда волна повышения давления еще не начала гаситься последующими волнами.

Рис.14.13

Рис.14.14

При линейном изменении скорости

.

При

.

Тогда в момент

. (14.16)

или

.

Пример диаграммы давления у затвора при приведен на рис. 14.14.

Вопросы гидравлического удара при постепенном закрытии регулирующих устройств весьма сложны. Они детельно рассматриваются при изучении ряда специальных дисциплин.

Укажем, что расчеты гидравлического удара успешно выполняются на ЭВМ.