壓力管道水擊危害及其防治
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陳貴清1
, 王維軍2
, 周紅星2
, 任春立2
(11唐山學(xué)院 科研生產(chǎn)處, 河北 唐山 063000; 21唐山學(xué)院 土木工程系, 河北 唐山 063000)
關(guān)鍵詞: 壓力管道; 水擊; 振動(dòng); 破壞
摘 要: 對(duì)水擊現(xiàn)象進(jìn)行了分析 , 闡明了水擊的機(jī)理 , 介紹了管道水擊的幾種類型和研究方
法 , 并結(jié)合實(shí)際工程中的一些水擊事件 , 提出了防止水擊發(fā)生的一系列措施。
中圖分類號(hào): T V 13411 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
引言
在有壓管道中 , 由于某種原因 (如閥門啟閉 , 換向閥變換工位 , 水泵機(jī)組突然停車 , 管道中有氣室
) , 使水流速度發(fā)生突然變化 , 同時(shí)引起管道中水流壓力急劇上升或下降的現(xiàn)象 , 稱為水擊 (或水錘 )。
力管道系統(tǒng)的水擊現(xiàn)象是一種典型的有壓管道非恒定流問題。水錘引起的壓強(qiáng)升高 , 可達(dá)管道正常工作
強(qiáng)的幾十倍至數(shù)百倍。另外 , 還會(huì)使管內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓。壓強(qiáng)大幅波動(dòng) , 可導(dǎo)致管道系統(tǒng)強(qiáng)烈振動(dòng)、產(chǎn)生噪
, 造成閥門破壞、管件接頭破裂、斷開 , 甚至管道炸裂等重大事故。
管道水擊發(fā)生的機(jī)理
管道水擊現(xiàn)象可作如下描述[ 1 ]
: 有壓管道流體的流量突變 →流速突變 →由于流動(dòng)的慣性造成壓強(qiáng)大
波動(dòng) → 流體的壓縮性和管道的彈性使波動(dòng)在管道中以很快的速度往返傳播。管道發(fā)生水擊時(shí) , 會(huì)導(dǎo)致壓
升高 , 又由于水擊以波的形式沿管道迅速傳遞 , 從而會(huì)使管路發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)并伴有噪聲。
以下面的簡(jiǎn)單管路閥門突然關(guān)閉為例進(jìn)行水擊現(xiàn)象分析。設(shè)有水平等徑管路 OB , 如圖 1所示。不計(jì)
擦損失, 考慮水的可壓縮性和管道的變形。相關(guān)參數(shù)如下: 管長(zhǎng) L; 直徑 d; 管道截面積 F; 流速 V0 ;
口 O; 閥門位置 B; 原始?jí)毫?P0 ; 水擊波的速度 C0 ; 受壓縮水層 bb′ 。
圖 1 水擊壓力分布
(1) 當(dāng)水管 B處閥門突然關(guān)閉時(shí), 緊貼閥門上的一層液體受閥門所阻, 首先停止了流動(dòng), 流速突變...
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