Гидравлический удар в трубах

При мгновенной остановке потока в напорном трубопроводе происходит явление, называемое гидравлическим ударом. Мгновенно поток можно остановить, выключив насос, быстро закрыв задвижку и т.д. В этих случаях кинетическая энергия потока трансформируется в работу сил давления. В результате резкого повышения давления в трубопроводе жидкость сжимается, что в свою очередь сопровождается расширением трубопровода и мгновенным увеличением объема жидкости. Совокупность описанных процессов и есть гидравлический удар.

Величина добавочного давления бывает настолько велика, что вызывает разрыв стенок труб.

Передача сжатых частиц жидкости от одного сечения к другому происходит со скоростью распространения ударной волны (формула Н.Е. Жуковского)

где d – диаметр трубы;

– толщина стенок трубы;

– плотность жидкости;

Eж – модуль упругости жидкости;

Eм – модуль упругости материала трубопровода.

Гидравлический удар больше, а значит, и опаснее в трубах малого диаметра, а также в трубах из материала с более высоким модулем упругости. Гидравлический удар чаще возникает там, где больше скорость движения жидкости.

При обычных значениях отношения скорость c распространения ударной волны имеет средние значения:

стальные трубы – с = 1000 м/с;

чугунные трубы – с = 1200 м/с.

Для предохранения от гидравлического удара нужно принимать следующие меры: не допускать больших скоростей движения по трубам; устанавливать на сети предохранительные клапаны; использовать запорную арматуру с медленным закрыванием клапана.

Время закрытия запорной арматуры можно определять

, где v – скорость движения жидкости; L – длина трубопровода; Hd – допустимое повышение напора в трубопроводе.