Тема 4.8. Неустановившееся движение жидкости.

Расчет жесткого трубопровода. Неустановившееся движение несжи­маемой жидкости в трубах с учетом инерционного напора. Явление гид­равлического удара. Прямой и отраженный гидравлический удар. Опреде­ление ударного повышения давления в трубе и скорости распространения ударной волны. Противоударные мероприятия.

Указания к теме 4.8.

Расчет жесткого трубопровода при неустановившемся движении реальной /вязкой/ жидкости ведется по уравнению Бернулли с допол­нительным инерционным членом, который учитывает потери напора на преодоление сил инерции жидкости.

При медленно изменяющемся движении ускорения определяются по изменению средних скоростей в сечениях потока. В трубопроводе пос­тоянного сечения ускорение в каждый момент времени одинаково во всех сечениях потока, и жидкость условно представляется как твердое тело.

Если же ускорения в потоке весьма велики, то в трубопроводе возникает гидравлический удар.

Гидравлическим ударом называется резкое изменение /повышение или понижение/ давления, вызванное внезапным изменением скорости движения жидкости. Гидравлический удар возникает при быстром откры­тии или закрытии клапанов, задвижек, перемещением управляющих зо­лотников и др. Он может привести к аварии системы гидромеханизмов.

Различают прямой удар, когда время закрытия клапана меньше фазы гидравлического удара /времени пробега ударной волны от клапа­на к резервуару иобратно/, и непрямой удар, когда время закрытия клапана больше фазы гидравлического удара. Прямой удар более опа­сен, чем непрямой.

Явление гидроудара было исследовано Н.Е.Жуковским. Ударное по­вышение давления определяется по формуле Жуковского:

где ρ - плотность жидкости, кг/м³;

V - скорость движения жидкости в трубопроводе до закрытия задвижки, м/с;

С - скорость распространения ударной волны, м/с.

Одним из средств уменьшения ударного давления является замедленное перекрытие трубопровода. Другой способ понижения ударного давления состоит в использовании специальных устройств - гасителей гидравлических ударов /клапаны, демпфирующие воздушные колпаки и др./.

Вопросы для самопроверки.

1. В чем различие между установившимся и неустановившимся дви­жениями жидкости?

2. Напишите формулу для определения инерционного напора, объяс­ните физический смысл входящих в нее величин.

3. Что называется ударной волной?

4. От чего зависит скорость распространения ударной волны?

5. Как влияете фаза удара на величину повышения ударного давления?

6. Что называется отрицательным гидравлическим ударом и когда он может возникнуть?

7. Какими мерами можно уменьшить или предупредить гидравлический удар?

8. Где используют гидравлический удар?