Гідравлічний удар. Прямий і непрямий
Гідравлічний удар є різкою зміною тиску в напірному трубопроводі при несподіваній модифікації швидкості руху рідини, яка пов'язана з швидким відкриттям або закриттям засувки, клапана, крана і т.п. а також при швидкій зупинці або запуском насоса або гідродвигуна. В вище викладених випадках при збільшенні або зменшенні швидкості руху рідини, безпосередньо тиск перед замикаючим пристроєм відповідно буде сильно збільшуватися, це є тривалим гідравлічним ударом.
Якщо ситуація навпаки, зменшується - негативний гідравлічний удар. Дана зміна тиску буде поширюватися по всій довжині безпосереднього взятого трубопроводу L (див. Рис.) Зі швидкістю більше «а», яка називається швидкістю поширення ударної хвилі.
Значення показника «а» знаходиться по теоретичної формулою М. Є. Жуковського:
В даному рівнянні:
Їжак є об'ємним модулем пружності рідини з щільністю рівної ρ;
Е є модулем пружності матеріалу труби;
d є діаметром труби;
δ є показником товщини стінок труби;
АЗВ показник дорівнює швидкості поширення звуку в цій пружною середовищі. Наприклад, для води дана швидкість дорівнює 1435 м / с, а для бензину - 1116 м / с і для масел - 1200-1400 м / с.
Найбільш усереднені значення показника модуля пружності води, а також деяких матеріалів і співвідношення між ними, які сприяють спрощенню використання формули, можна ознайомитися далі в таблиці:
Показники «а» при використанні водопровідних труб з чавуну, при показнику E = 106 кгс / см 2. а також Їжак = 21000 кгс / см2 в підпорядкованості від показника «d» (діаметр труб) і «δ» (товщина їх стінок). Можна ознайомитися в таблиці:
Безпосередній гідравлічний удар має можливість бути повним в тому випадку, коли початкова стрімкість руху рідини «υ0» змінюється до певного значення υ, це має місце, наприклад, при частковому закритті пристрої запору. Також існує ймовірність прямого гідравлічного удару в тому випадку, коли перекриті засувки крана здійснюється досить швидко. Безпосередньо в той момент, коли t закр t фаз. В даному випадку показник t закр - є показником часу витрачається на закриття запірного пристрою (засувки). А показник t фаз - це тривалість фази, тобто час, протягом якого з'явилася у засувки ударна хвиля добереться до резервуара і, відштовхнувшись від нього, знову повернеться назад до засувки. Це є подвоєною фазою, яка становить один період, або цикл:
Збільшення (закид) показника тиску при гідравлічному ударі прямої дії, знаходиться за формулами М. Є. Жуковського:
· Δp = ρ · a · υ0 - при повному ударі
· Δp = ρ · a · (υ0 -υ) - при неповному ударі
Збільшення (закид) показника тиску при гідравлічному ударі непрямої дії, знаходиться за приблизними формулами:
· Δp = ρ · 2 · L · υ0 / t закр - при повному ударі
· Δp = ρ · 2 · L · (υ0 -υ) / t закр - при неповному ударі
Максимально серйозним є повний позитивний гідравлічний удар прямої дії, при якому можливе підвищення тиску до значних, вкрай небезпечних, показників.
Безпосередній гідравлічний удар може спровокувати розрив трубопроводу, а також руйнування гідромашин елементів і її приладів. Що призведе до передчасного скидання окремих пристроїв гідросистеми в цілому (реле часу, реле тиску, гідрозамки і інше).
Для зниження активності гідравлічного удару досягається шляхом підвищення тривалості скидання замикаючих пристроїв. Також локалізується установкою на безпосередньому трубопроводі, в близькому місці від можливої появи гідравлічного удару, елементів зрівняльних веж, а також повітряних ковпаків і запобіжних клапанів.