Víz kalapács a csövekben
Ábra. 7.2. Scheme lökéshullám
vízkalapács
Ha a folyamatos mozgás, hogy lezárja a szelepet a folyadék egy bizonyos sebesség V0. majd a hirtelen bezárása a daru leáll. Minden folyadékok rendelkeznek és csővezeték fal bár kicsi, de véges összenyomhatósági érték. Ezért, egy infinitezimális dt időintervallum után a pillanatnyi ütköző zárja a szelepet test réteg legközelebb An (ábra. 7.2, a) egy végtelenül kis értékű DS. Ez az arány a folyadék részecskék nekimegy egy daru, kialszik, és a kinetikus energia megy deformációs munka a cső falak és a folyadékot. Ebben a megnyújtott csövet fal és a közeg sűrített összhangban nyomásnövekedést Dp. Ha a zárás előtt a szelep a nyomás volt p0. majd zárása után, ez lesz egyenlő P0 + Dp. A következő végtelenül dt időintervallum megáll a legközelebb az első második réteg vastagsága ds. ahol a nyomás növelésére is, majd a harmadik, stb
Így nagy nyomás jelentkezne a csapot, majd átterjedt ellen áramlási vezeték hullám nyomásnövekedés egy bizonyos sebesség.
Ha L - a csővezeték hossza, majd miután a t idő = l / megállítani az utolsó réteg folyékony és az összes folyadékot lesz pillanatnyi pihenésre összenyomott állapotban (7.2 ábra, b.).
Mivel a nyomás p0 szabad végén a csővezeték állandó (például, egy vezetéket végződik a tank a nagy térfogatú), ez az állapot nem stabil. Hatása alatt a nyomáskülönbség legkülső réteg vastagsága a végén az intervallum ds dt idő. követő pont
t = l / s. szerez sebesség V0. egyenlő, de ellentétes irányú az eredeti, azaz a kezd elmozdulni a nyitott vége a cső.
A túlzott nyomás ebben a rétegben, és kialszik nyomáson bomlás kezdődik szaporítására velocity, mint egy nyomáscsökkentő hullám
(Ábra. 7.2, c).
A folyadék és a cső fala feltételezzük rugalmas, így azok újra egy korábbi állapotának megfelelő nyomás p0 (ábra. 7,2 g). deformációs munka alakul át kinetikus energia, és a folyadék a csőben (az időpillanatban) válik a kezdeti sebesség V0. de most irányította az ellenkező irányba.
folyadék (ábra. 7.2, d) Ebből arány hajlamos elszakadni a csapot, ahol a nyomás csökkentése olyan mértékű, Dp. dekompressziós hullám eléri a szabad vége a csővezeték által az idő és a folyadék ütköző (ábra. 7,2, e). A nyomás a csővezeték p0- Dp. és csővezeték fal zsugorodik valamelyest. A mozgási energia a folyadék újra belép a munkát törzs, ellenkező előjellel.
Azonban a folyékony állapotban a pihenés és instabil hatása alatt folyadéknyomás-különbség a szabad vége a csővezeték mozogni. Ábra. 7.2, X azt mutatja, a nyomáskiegyenlítő folyamatot a cső kíséri az előfordulása a folyadék mozgásának sebességét V0. Nyilvánvaló, hogy amint a visszavert lökéshullám a tartályból nyomás alatt Dp eléri a csapot (ebben az esetben), olyan helyzet áll elő, hogy a már bekövetkezett idején a szelep zárása. Minden hidraulikus hatása a ciklus ismétlődik.
Idő nyomás változása a csapból ábrán látható. 7.3.
Ábra. 7.3. A változás a nyomás időbeli a csapból
A folytonos vonal mutatja az elméleti nyomás változása az A szakasz (lásd. Ábra. 7.2) közvetlenül a daru (daru feltételezi pillanatnyi zárás). A szaggatott vonalak azt mutatják, hozzávetőleges forma tényleges minta a nyomás változása az idő múlásával. Tény, hogy a nyomás növelésével (és csökken), bár a hűvös, de nem azonnal. Továbbá van egy csillapító nyomásingadozások, azaz csökkenti annak amplitúdója értékét a súrlódás következtében a csőben, az energiaelnyelő a tartályban, a maradék jelenlétét törzsnél, vagyis miatt disszipáció a mechanikai energia.
Idő felével egyenlő az időszak a nyomásingadozások, úgynevezett fázis időtartama pin a csapból, vagy egyszerűen azt jelzik, fázis és
Ez a hatás fázis - az időt, amely alatt a daru tartjuk emelt nyomáson P0 + Dp. és a lökéshullám eléri a cső vége, és visszatér a visszavert hullámot.
A nyomás alá, amikor a víz kalapács. Nagyságának meghatározásához nyomásnövekedés hidraulikus hatása. E célra az ismert pozícióját a mechanika impulzus erő egyenlő a változás a lendület. A jelen esetben ez a helyzet a következőképpen írható fel:
ahol (P0 + Dp - p0) w = Dp W - ható erőt az A szakasz (lásd a 7.2 ábra.). WV területen keletkező nyomás növelik a dp; rwds = RDW = dm - folyadék tömege tartalmazott a stop egy időintervallumban dt réteg DS (r - a folyadék sűrűsége); V0 - árfolyam változása a dt időintervallum. mivel a végső sebesség megálló réteg ds nulla.
Általános képletű (7,7):
ahol - a hullám terjedési sebessége.
Méret a nagyobb, minél nagyobb a réteg vastagsága DS. megállás egy végtelenül dt időintervallum. Más szóval, a kevésbé összenyomható folyadék, és a keményebb a cső fala.
Így végül, a képlet mennyiségének meghatározására a nyomásnövekedés hidraulikus stroke:
A sebesség a lökéshullám terjedési annak meghatározására, amely a következő szempontokat. Tegyük fel, a folyadék folyt a körkörös vezetéken. A jelen esetben, az átfedés nyomás érintse meg a csapból növeljük p = rV0c és sűrített folyadék, és a védőcső falak elválnak egymástól (lásd. Ábra. 7.2). Mivel a folyékony kívül DS réteget tovább mozoghat a szakasz N - n1 területe folyadék térfogatának akarat w
Ez a mennyiség úgy további kapacitás által alkotott bővítése a csővezeték és a folyadék tömörítés, azaz
Az utolsó kifejezés tekinthető, hogy a kompressziós tényező:
ahol W = a WDS - folyadék térfogatát a réteg DS.
Egyenlővé a jobb oldalán képletek (7,9) és (7.10), kapjuk:
Mivel mind. az
ahol - az ömlesztett rugalmassági modulusa folyadék.
A nyomásnövekedés a rétegben DS vezetéken sugár és, következésképpen,
ahol - a nyúlás cső sugara, amelynek hatására további stresszt a csőfal
Itt E - rugalmassági modulusa a fal anyagának a csővezeték.
Ez további stresszt a cső falában növekedése miatt az a nyomás egyenlő Dp
ahol a d - átmérője a cső; d - falvastagság.
Tekintettel egyenleteket (7.14) (7.15) és (7.16) -be:
Behelyettesítése után képlet (7,17) a (7,13), a kifejezés a sebesség terjedési a lökéshullám formáját ölti:
Tól termodinamika ismert, hogy a hang sebessége a környezet
A vizet 20 ° C-on a terjedési sebesség CO = 1435 m / s, és a sebessége a lökéshullám terjedési a csővezeték vízzel határozza meg a képlet
Meg kell jegyezni, hogy a jelenléte a különböző mennyiségű cseppfolyós gáz, amely vagy az oldott állapotban, vagy a buborékok formájában, vagy légbuborékok, arányát csökkenti lökéshullám terjedési. Jelentős hatással az arány a terjedési a lökéshullám, és ennek következtében az a nyomás növekedése Dp biztosítja merevsége a csővezeték falának anyaga.
Ha E ¥ ® (azaz E >> K. például acélcső), a terjedési sebessége a lökéshullám hajlamos hang sebességével (c ® w), és növeli a nyomás eléri a maximális értéket. Ha K ¥ ®
(K >> E. például gumitömlő), majd a képlet (7,18) a következőképpen:
azaz sebessége a lökéshullám, és Dp jelentősen csökken, és ezek határozzák meg a méretei a csővezeték falának vastagsága és a rugalmassági modulusa a cső anyaga.
Képlet (7,19) lehet használni a kerek csövek. A nem kör alakú csövek változás miatt előfordul, hogy a hajlítási kontúr a keresztmetszet a cső, hogy figyelembe kell venni a mértékét az lökéshullám terjedési.
Közvetlen és közvetett hidraulikus ütés. Ways, hogy csökkentsék a nyomást a hidraulikus hatást. Megnéztük a pillanatban, amikor a szelep zárva van. Azonban minden cselekvés, ha nem folyik gyorsan, véges sebességgel. Felmerül a kérdés, ebben az esetben használhatja a függőségeket a fenti (7.8) és (7.19)? Ha a záró a csapot t3 kisebb hatással fázis (T3 Víz kalapács hívják közvetlen. ha a záró szabályozó (csap, szelep, szelep, stb) kisebb hatást fázis (T3 A közvetlen hidraulikus hatása (t3 Víz kalapács hívják közvetett. Ha a szelep zárási idők nagyobb hatást fázis, azaz a t3> a = 2 l / c. Ha T3> t0 hatást zárási sebességet mennyiségben nyomásnövekedés a lökéshullám nagyon jelentősen. A nyomás csökkentésével a csap akkor valósul meg, amikor a csap nem teljesen zárt, és a nyomás emelkedése nem érte el a maximális értéket. Körülbelül maximális nyomás növekedése közvetett hidraulikus hatása meghatározható a következő képlettel N. C. Frenkel: Képlet (7,22) csak akkor érvényes, T3> a. Víz kalapács okoz jelentős növekedést feszültségek az anyagban a csövek társított sokk nyomás emelkedése. Ez oda vezethet, hogy egy törésvonal (különösen rideg anyagok, például öntöttvas) vagy károsodott a deformáció ízületek. Az ilyen ütős nyomásnövekedés csökkenti élettartamát csövek és szerelvények. Ezen túlmenően, nyomás öntés dobok hamis jeleket, hogy okoz nemkívánatos lekapcsolását érzékelők és relék különböző automata hidraulikus eszközök. A nyomás nagyságától növekedését, amikor a hidraulikus sokk csökkenthető növelésével A zárás a szabályozó. Biztonságos zárási időtartama határozza meg a képlet ahol V0 - kezdősebessége a folyadékban; l - hossza gázvezeték; VH - megengedett maximális nyomás; H0 - a kezdeti nyomást. Hatékony módja elleni vízkalapáccsal használata berendezési tárgyak, amelyek megakadályozzák a veszélyes nyomás túlfeszültség és vízkalapáccsal kompenzátorok, amely lehetővé teszi üzemmód tűzoltó rendszerek teljesítményét. Kompenzátor (kvencser) a hidraulikus tűs jellemzően egy vezetéket csatlakozik az edény különböző alakú és minták egy rugalmas elemet, amelynek nagyobb összenyomhatósága, mint a folyadék a csővezeték. Csökkentett nyomás kompenzátor az eredménye abszorpciós deformáció során a rugalmas tag része a lökéshullám-energiát, hogy a kompenzátor a folyadékáramlást. A kompenzátor kell csatlakoztatni mellett a szabályozó cső lehetőleg kis hossza és a nagyobb keresztmetszetű.Kapcsolódó cikkek