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5.5 水击现象
水击简介
一、水击现象
当液体在压力管道中流动时,由于某种外界原因(如阀门的突然开启或关闭,或者水泵的突然停车或启动,以及其它一些特殊情况)液体流动速度突然改变,引起管道中压力产生反复的、急剧的变化,这种现象称为水击(或水锤)。;二、危害
水击现象发生后,引起压力升高的数值,可能达到正常压力的几十倍甚至几百倍,而且增压和减压交替频率很快,反复的冲击会使金属表面损坏,打出许多麻点,轻者增大了流动阻力,重者损坏管道及设备,使其产生变形,严重时会造成管道的破裂。
压力的反复变化会使管壁及设备受到反复的冲击,发出强烈的振动和噪音,尤如管道受到锤击一样,故又称为水锤。
;三、应用
水锤泵(又称水锤扬水机)就是利用水击压力变化反复工作的,且不需要任何其它动力设备。 ;四、水击的传播过程;2.压缩恢复过程
压缩过程结束后,管道中压力比容器中压力高了ph。在压力差ph的作用下,管道中的液体将以速度v由管道流回容器内,如图(b)所示。与此同时,这层液体的压力由p+ph恢复到正常的压力p,管壁的膨胀也得到恢复,这种恢复以水击波的传播速度c向管道末端N-N传播。从阀门关闭时间算起,经过时间 后,由M-M传播到N-N断面,使整个管道都恢复到正常数值。该过程是一个增速减压的压缩恢复过程。;3.膨胀过程(惯性作用)
压缩恢复过程结束后,液体并不能停止流动,在惯性的作用下,液体还将以速度v 继续向容器内流动,阀门N-N处液体首先减少,使其压力由p降低到p-ph。因而液体密度减小,体积膨胀,管壁相应收缩,同时液体的流动速度也降为零。这一膨胀仍以水击波速度c向M-M断面传播,如图 (c)所示。从阀门关闭时间算起,经过时间 后,使管道中的液体都处于膨胀状态,压力比正常情况下的压力降低了ph。此过程为减速减压的膨胀过程。;4.膨胀恢复过程
膨胀过程结束后,由于容器内的压力高于管道内的压力,在压差的作用下,液体以速度v 流向管内,最先使管道进口M处的压力恢复到正常情况。然后压力的恢复由 M断面以水击波的传播速度c向N断面传播。从关闭阀门时算起,经过时间 ???完成了增速增压的膨胀恢复过程,使整个管道中液体的压力、密度都恢复到了正常值,完成了一个周期的水击变化过程。
由于流体的惯性作用,管中流体仍以速度v向下流动,但阀门关闭,流体被阻止,于是又重复刚才的过程。;五、水击压强计算;六、消除水击的措施
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