Ciocanul de ariete în conducte este o creștere instantanee a presiunii. Diferența este asociată cu o schimbare bruscă a vitezei curgerii apei. În continuare, vom afla mai multe despre cum se produce șocul hidraulic în conducte.
Iluzie principală
Rezultatul umplerii cu lichid a spațiului peste piston din motorul configurației corespunzătoare (piston) este considerat în mod eronat a fi șoc hidraulic. Ca urmare, pistonul nu ajunge la punctul mort și începe să comprima apa. Aceasta, la rândul său, duce la defecțiunea motorului. În special, la o rupere a tijei sau a bielei, ruperea știfturilor din chiulasă, ruperea garniturilor.
Clasificare
În funcție de direcția de creștere a presiunii, lovitura de berbec poate fi:
- Pozitiv. În acest caz, creșterea presiunii are loc din cauza pornirii bruște a pompei sau a blocării conductei.
- Negativ. În acest caz, vorbim despre o cădere de presiune ca urmare a deschiderii clapetei sau a opririi pompei.
După timppropagarea undelor și perioada de închidere a supapei (sau a altor supape de închidere), în timpul căreia s-a format un ciocan de aripi în conducte, se împarte în:
- Straight (plin).
- Indirect (incomplet).
În primul caz, partea frontală a undei formate se mișcă în direcția opusă direcției inițiale a curgerii apei. Mișcarea ulterioară va depinde de elementele conductei, care sunt situate înaintea supapei închise. Este probabil ca frontul de undă să treacă în mod repetat în direcția înainte și înapoi. Cu un ciocan de ariete incomplet, fluxul poate începe nu numai să se miște în ceal altă direcție, ci și să treacă parțial mai departe prin supapă dacă nu este complet închis.
Consecințe
Cel mai periculos este considerat a fi un ciocan de ariete pozitiv în sistemul de încălzire sau de alimentare cu apă. Dacă creșterea de presiune este prea mare, linia poate fi deteriorată. În special, pe țevi apar fisuri longitudinale, ceea ce duce ulterior la o despicare, o încălcare a etanșeității supapelor. Din cauza acestor defecțiuni, echipamentele sanitare încep să se defecteze: schimbătoare de căldură, pompe. În acest sens, șocul hidraulic trebuie prevenit sau redus. Presiunea apei devine maximă în procesul de decelerare a fluxului atunci când toată energia cinetică este transferată în activitatea de întindere a pereților magistralei și comprimare a coloanei de lichid.
Cercetare
A studiat experimental și teoretic fenomenul în 1899 Nikolai Jukovski. Cercetatorul a identificatcauzele șocului hidraulic. Fenomenul se datorează faptului că, în procesul de închidere a liniei prin care curge fluidul sau atunci când acesta este închis rapid (când un canal mort este conectat la o sursă de energie hidraulică), o schimbare bruscă a presiunii și se formează viteza apei. Nu este peste tot în conductă în același timp. Dacă în acest caz se fac anumite măsurători, atunci se poate dezvălui că schimbarea vitezei are loc în direcție și mărime, și presiune - atât în direcția de scădere, cât și de creștere față de cea inițială. Toate acestea înseamnă că în linie are loc un proces oscilator. Se caracterizează printr-o scădere și o creștere periodică a presiunii. Întregul proces este caracterizat de tranziție și este cauzat de deformații elastice ale lichidului însuși și ale pereților țevii. Jukovski a demonstrat că viteza cu care se propaga o undă este direct proporțională cu compresibilitatea apei. De asemenea, este importantă cantitatea de deformare a pereților conductei. Este determinat de modulul de elasticitate al materialului. Viteza undei depinde și de diametrul conductei. O creștere bruscă a presiunii nu poate avea loc într-o conductă plină cu gaz, deoarece se comprimă destul de ușor.
Progresul procesului
Într-un sistem autonom de alimentare cu apă, cum ar fi o casă de țară, o pompă de foraj poate fi folosită pentru a crea presiune în conductă. Lovitura de berbec se produce atunci când consumul de lichid se oprește brusc - când un robinet este închis. Un curent de apă se mișcă de-a lungulautostradă, incapabil să se oprească instantaneu. Coloana de lichid se lovește prin inerție în „fundă” de la instalații sanitare, care s-a format când robinetul a fost închis. În acest caz, releul nu salvează de la ciocănirea. Reacționează doar la supratensiune, oprind pompa după ce supapa este închisă și presiunea depășește valoarea maximă. Oprirea, cum ar fi oprirea fluxului de apă, nu este imediată.
Exemple
Se poate considera o conductă cu o presiune constantă și o mișcare a fluidului de natură constantă, în care o supapă a fost închisă brusc sau o supapă cu poartă a fost închisă brusc. Într-un sistem de alimentare cu apă în fundul puțului, ciocanul de berbec apare de obicei atunci când supapa de reținere este mai mare decât nivelul static al apei (9 metri sau mai mult) sau are scurgeri în timp ce următoarea supapă de mai sus menține presiunea. În ambele cazuri, apare o descărcare parțială. Data viitoare când pompa este pornită, apa de mare viteză va umple vidul. Lichidul lovește supapa de reținere închisă și fluxul de deasupra acesteia, provocând o creștere a presiunii. Rezultatul este ciocanul de ariete. Contribuie nu numai la formarea fisurilor și la distrugerea articulațiilor. Când apare o creștere a presiunii, pompa sau motorul electric (și uneori ambele elemente simultan) este deteriorat. Acest fenomen poate apărea în sistemele de antrenare hidraulică cu deplasare pozitivă atunci când este utilizată o supapă cu bobină. Când unul dintre canalele de descărcare este blocat de o bobinăprocesele de apariție lichide descrise mai sus.
Protecție împotriva loviturilor de berbec
Puterea supratensiunii va depinde de debitul înainte și după blocarea autostrăzii. Cu cât mișcarea este mai intensă, cu atât impactul este mai puternic atunci când este oprit brusc. Viteza fluxului în sine va depinde de diametrul liniei. Cu cât secțiunea transversală este mai mare, cu atât mișcarea fluidului este mai slabă. Din aceasta se poate concluziona că utilizarea conductelor mari reduce probabilitatea unui ciocan de berbec sau o slăbește. O altă modalitate este de a mări durata de oprire a alimentării cu apă sau de pornire a pompei. Elementele de închidere de tip supapă sunt folosite pentru a închide treptat conducta. În special pentru pompe, se folosesc kituri de pornire soft. Acestea permit nu numai evitarea loviturii de baie în timpul pornirii, ci și creșterea semnificativă a duratei de funcționare a pompei.
Compensatoare
A treia opțiune de protecție implică utilizarea unui dispozitiv de amortizare. Este un rezervor de expansiune cu membrană, care este capabil să „stingă” supratensiunile rezultate. Compensatoarele de lovitură de berbec funcționează după un anumit principiu. Constă în faptul că în procesul de creștere a presiunii, pistonul se mișcă cu lichid și elementul elastic (arc sau aer) este comprimat. Ca urmare, procesul de șoc este transformat într-unul oscilant. Datorită disipării energiei, aceasta din urmă se descompune destul de repede fără o creștere semnificativă a presiunii. Compensatorul este utilizat în linia de umplere. Se taxeazăaer comprimat la o presiune de 0,8-1,0 MPa. Calculul se face aproximativ, în conformitate cu condițiile de absorbție a energiei coloanei de antrenare de apă din rezervorul de umplere sau acumulator către compensator.
