Ответы на вопросы:

1. Что такое гидравлический удар?

Гидравлический удар – явление резкого изменения давления в напорном трубопроводе при внезапном изменении скорости движения жидкости, связанном с быстрым закрытием или открытием задвижки, крана, клапана и т.п., быстрым остановом или пуском гидродвигателя или насоса.

2. Опишите процесс гидравлического удара.

Скачок давления в какой-либо системе, заполненной жидкостью, вызванный быстрым изменением скорости потока этой жидкости.Может возникать вследствие резкого закрытия или открытия задвижки. В первом случае гидроудар называют положительным, во втором — отрицательным.

При быстром (мгновенном) закрытии крана частицы жидкости, оказавшиеся в этот момент непосредственно у крана, также мгновенно остановятся, а их кинетическая энергия преобразуется в потенциальную – скорость станет равной нулю, а давление жидкости повысится от Р до Руд. Вследствие сжатия жидкости и расширения стенок труб в этом слое освобождается некоторый (весьма малый) объем, благодаря чему остановка следующего слоя произойдет неодновременно с первым, а через некоторый (также весьма малый) промежуток времени. После остановки второго слоя в нем произойдут аналогичные явления (повышение давления до Руд, сжатие жидкости, расширение стенок труб и, как следствие, освобождение некоторого элементарного объема), 34 затем эти же явления возникнут в следующих слоях и так далее по всей длине трубопровода L до его начального сечения.

3. Что называется фазой гидравлического удара ?

Таким образом, повышенное давление Руд у крана после его мгновенного закрытия будет существовать в течение времени 2t = T, называемого фазой гидравлического удара.

4. По какой формуле определяется скорость распространения ударной волны?

где С – скорость распространения ударной волны, м/с. Эта величина зависит от упругих свойств жидкости и трубопровода и может быть найдена по формуле:

, где = скорость распространения звука в жидкости, м/с; ρ – плотность жидкости, кг/м3 (для воды можно принять ρ = 1000 кг/м3 ); Eж – модуль объемной упругости жидкости, МПа (для воды можно принять Eж = 2030 МПа); Ет – модуль объемной упругости материала стенок трубопровода, МПа (для стали можно принять Ет = 210000 МПа); d – диаметр трубопровода, мм; δ – толщина стенок трубопровода, мм.

5. Какие бывают виды гидравлических ударов? Чем отличается полный удар от неполного удара, прямой удар от непрямого?

Гидравлический удар может быть полным, когда происходит полная остановка движения жидкости, или неполным, когда начальная скорость движения жидкости υ0 изменяется до некоторого значения υ, что имеет место, например, при частичном перекрытии запорного устройства. Гидравлический удар бывает также прямым, когда закрытие задвижки, крана происходит достаточно быстро, а именно, при tзакр < tфаз, или непрямым, когда торможение жидкости происходит при менее быстром перекрытии запорного устройства, т. е. tзакр > tфаз. Здесь tзакр – время закрытия запорного устройства (задвижки); tфаз – длительность фазы, т. е. время, в течение которого возникшая у задвижки ударная волна достигнет резервуара и, отразившись от него, снова подойдет к задвижке.