 |
Способы предотвращения возникновения гидравлических ударов
|
|
|
|
Билет 1
2. Гидравлический удар в трубе. Физическая сущность,
фазы удара, скорость ударной волны. Формула Н.Е. Жу-
ковского. Методы борьбы с гидравлическим ударом.
3 Приборы для измерения давления в жидкости. Типы, область применения, класс точности, погрешность при измерении. Правила выбора манометра.
2) Гидравли́ческий уда́р (гидроудар) — скачок давления в какой-либо системе, заполненной жидкостью, вызванный крайне быстрым изменением скорости потока этой жидкости за очень малый промежуток времени. Гидравлический удар способен вызывать образование продольных трещин в трубах, что может привести к их расколу, или повреждать другие элементы трубопровода.
Для предотвращения гидроударов, вызванных резкой переменой направления потока рабочей среды, на трубопроводах устанавливаются обратные клапаны.
Гидроударом также часто называют следствие заполнения надпоршневого пространства в поршневом двигателе водой, вследствие чего поршень, не дойдя до мёртвой точки, начинает сжимать жидкость, что приводит к внезапной остановке и поломке мотора (излому шатуна или штока, обрыву шпилек головки цилиндра, разрыву прокладки) из-за того, что жидкость практически несжимаема.
Явление гидравлического удара открыл в 1897—1899 г. Н. Е. Жуковский. Увеличение давления при гидравлическом ударе определяется в соответствии с его теорией по формуле:
,
где Dp — увеличение давления в Н/м²,
ρ — плотность жидкости в кг/м³,
v 0 и v 1 — средние скорости в трубопроводе до и после закрытия задвижки (запорного клапана) в м/с,
с — скорость распространения ударной волны вдоль трубопровода.
Жуковский доказал, что скорость распространения ударной волны c находится в прямо пропорциональной зависимости от сжимаемости жидкости, величины деформации стенок трубопровода, определяемой модулем упругости материала E, из которого он выполнен, а также от диаметра трубопровода.
|
|
|
Следовательно, гидравлический удар не может возникнуть в трубопроводе, содержащем газ, так как газ легко сжимаем.
2 вида ударов:
- Полный (прямой) гидравлический удар, если t < τ
- Неполный (непрямой) гидравлический удар, если t > τ
При полном гидроударе фронт возникшей ударной волны движется в направлении, обратном первоначальному направлению движения жидкости в трубопроводе. Его дальнейшее направление движения зависит от элементов трубопровода, расположенных до закрытой задвижки. Возможно и повторное неоднократное прохождения фронта волны в прямом и обратном направлениях.
При неполном гидроударе фронт ударной волны не только меняет направление своего движения на противоположное, но и частично проходит далее сквозь не до конца закрытую задвижку.
Способы предотвращения возникновения гидравлических ударов
- Исходя из формулы Жуковского (определяющей увеличение давления при гидроударе) и величин, от которых зависит скорость распространения ударной волны, для ослабления силы этого явления или его полного предотвращения можно уменьшить скорость движения жидкости в трубопроводе, увеличив его диаметр.
- Для ослабления силы этого явления следует увеличивать время закрытия затвора
- Установка демпфирующих устройств
3). Для измерения давления используют манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры, датчики давления, дифманометры.
ПРАВИЛА ВЫБОРА МАНОМЕТРА.
Манометры — приборы для измерения давления жидкости или газа. В модульной котельной установке в основном применяют трубчатые и пластинчатые манометры. Механизм, приводящий в движение стрелку прибора манометра, срабатывает от деформации чувствительного элемента. В первом случае это изогнутая глухая трубка, заполняемая средой с замеряемым давлением и выпрямляющаяся тем больше, чем больше давление внутри трубки манометра (перемещение конца трубки, в свою очередь, вызывает через тягу перемещение зубчатого сектора, который отклоняет стрелку манометра). Во втором случае чувствительным элементом манометра является пластина, прогиб которой от давления через шток также передается на зубчатый сектор.
|
|
|
Имеются и другие конструкции манометров для замера давления. Например, чувствительный манометр с индукционным датчиком, преобразующим перемещение конца манометрической трубки в сигнал переменного тока, регистрируемый электрическим прибором со шкалой давления.
При производстве водогрейных котлов, манометры устанавливают в местах, определяемых правилами эксплуатации котлов и сосудов. На паровых котлах манометры должны сообщаться с паровым пространством барабана (корпуса), а при наличии пароперегревателя устанавливаются за ним, но до главного вентиля. На водогрейных котлах ставят два манометра: один из них — на входе, другой — на выходе воды из котла до запорного клапана.
Котлы паропроизводительностью более 10 т/ч и водогрейные котлы теплопроизводительностью более 21 ГДж/ч (5 Гкал/ч), кроме обычных, оснащают регистрирующими (самопишущими) манометрами. К паровому котлу манометр присоединяют через сифонную трубку с водой. Она предохраняет от проникновения пара внутрь чувствительного элемента манометра и его перегрева. Вместо сифонной трубки применяют и другие аналогичные устройства с гидравлическим затвором.
На шкале манометра должна быть красная черта, которая указывает границу предельно допускаемого рабочего давления.
(механический манометр)
Класс точности манометра К
К=0,05-5
Образцовый манометр К>0,35
К= ΔP/N*100%
Правило выбора манометра.
1)Чем меньше К-тем точнее манометр
2)Измеряемый параметр должен находиться в последней четверти манометра
Билет 2
2.Поверхностные силы, действующие на жидкость. Понятие давления в жидкости. Основные единицы измерения и их размерность.
|
|
|
3. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости. Физический смысл каждого члена уравнения и их размерность. Практическое значение уравнения.
2)
| Поверхностные (G=m*g(H)=1kg*9.8=9.8H . Поверхностными называются силы, которые действуют на поверхности рассматриваемых элементов. Эти силы подразделяются на нормальные и касательные. К нормальным поверхностным силам относятся, например, внешние силы давления, а к касательным — силы внутреннего треиия. Массовыми называются силы, действие которых на рассматриваемый элемент численно пропорционально массе этого элемента. К массовым силам относятся, например, силы тяжести и силы инерции. Гидромеханическое давление в жидкости, находящейся в состоянии покоя, называется гидростатическим, а в жидкости движущейся — гидродинамическим. Гидромеханическое давление в точке будем называть абсолютным гидромеханическим в отличие от избыточного гидромеханического или вакуума. Избыточным гидромеханическим давлением в точке называется разность между абсолютным и атмосферным давлением. |
R/S=P- критерий напряженного состояния жидкости
ДАВЛЕНИЕ- сила,приходящаяся на единицу площади [H/м^2]=[Па]
1па=1Н/м^2
1МПа=10^6 Па
Давлением в газе (или жидкости) называется величина, равная отношению модуля силы F, действующей по нормали к плоской поверхности, к площади этой поверхности S:
(1.1)
За единицу давления принимается такое давление, которое производит сила в 1 Н, действующая на поверхность площадью 1 перпендикулярно этой поверхности и называется паскалем (обозначается Па).
Используются также другие единицы давления: гектопаскаль (гПа) и килопаскаль (кПа).
1 кПа=1000 Па; 1 гПа = 100 Па; 1 Па =0,001 кПа; 1 Па 0,01 гПа
Установленный в XVIII веке Б.Паскалем (1623-1662) один из основополагающих законов гидростатики, известный как закон Паскаля, утверждает: если на жидкость (или газ), заключенную в замкнутый сосуд производить давление, то это давление передается по всем направлениям во все точки жидкости (газа) и на любую часть внутренней поверхности сосуда без изменения.
3)
Z-геометрический напор
P/pg-пьезометрический напор
V^2/2g-скоростной напор
H-полный напор
|
|
|
