Гидравлический удар

Гидравлический удар представляет собой колебательный процесс, возникающий в упругом трубопроводе с капельной жидкостью при внезапном изменении ее скорости. Этот процесс является очень быстротечным и характеризуется чередованием резких повышений и понижений давления, обусловленным упругими деформациями жидкости и стенок трубопровода.

Гидравлический удар чаще всего возникает вследствие быстрого закрытия или открытия крана или иного регулирующего устройства.

Н.Е. Жуковский получил следующие закономерности гидравличес-кого удара.

Обозначим t_зак – время закрытия крана, а t₀ – фаза гидравлического удара, которая определяется как время пробега ударной волны длины трубопровода (от крана к напорному баку и обратно):

, (3.56)

где l – длина трубопровода, м;

с – скорость распространения ударной волны, м/с.

Скорость распространения ударной волны с, определяется физическими и геометрическими параметрами жидкости и трубопровода:

, (3.57)

где ρ – плотность жидкости, кг/м³;

К – модуль объемной упругости жидкости;

Е – модуль продольной упругости материала трубы;

r – радиус трубопровода, м;

– толщина стенок трубопровода, м.

Если время закрытия крана меньше фазы гидравлического удара, то имеет место прямой гидравлический удар, т.е.

t _зак < t ₀, (3.58)

то ударное повышение давления Δp_уд определяется формулой

Δ p _уд = ρ υ₀c, (3.59)

где - скорость жидкости в трубе до удара, м/с;

При t _зак > t ₀ возникает непрямой гидравлический удар, при котором волна, отразившись от резервуара, возвращается к крану раньше, чем он будет полностью закрыт. В этом случае повышение давления при этом меньше, чем при прямом ударе.

Чем сильнее неравенство t _зак > t ₀, тем слабее гидравлический удар, что достигается в современной технике применением медленно действующих регулирующих устройств.

Когда уменьшение скорости в трубе происходит не до нуля, а до значения , возникает неполныйгидравлический удар, и формула