Материал: Практикум по напорной гидравлике и гидромашинам учебное пособие

скоростью распространения ударной волны С. После того как во всем трубопроводе давление повысится, жидкость начнет выходить из зоны повышенного давления обратно в резервуар, давление в трубопроводе начнет понижаться. Затем в зону пониженного давления снова пойдет жидкость из резервуара, и давление снова повысится. Благодаря упругим свойствам жидкости и стенок трубопровода этот процесс довольно быстро затухает. Наиболее опасным является первое повышение давления [2, 5].

Ударная волна пройдет по всему трубопроводу (от затвора до резервуара) за время t = l/С (здесь l – длина трубопровода). Время одного цикла, включающего повышение и понижение давления, называется фазой удара T = 2l/С.

Если время закрытия t_ззатвора меньше или равно фазе удара Т

(t_з Т), удар называется прямым.

Удар может возникнуть, например, при внезапном выключении насоса, подающего воду по нагнетательному трубопроводу в резервуар. Жидкость после выключения насоса по инерции некоторое время будет двигаться, и в трубопроводе возникнет пониженное давление. Затем начнется обратное движение жидкости из резервуара в область пониженного давления в трубопроводе, и давление здесь повысится подобно тому, как это наблюдалось при прямом ударе.

Из изложенного ясно, что параметры движения жидкости при гидравлическом ударе изменяются с течением времени. Следовательно, при гидравлическом ударе движение жидкости является неустановившимся.

Для определения повышения давления р при прямом гидравлическом ударе Н.Е. Жуковским в 1898 г. предложена формула

∆???? = ???????????? , (33)

где – плотность жидкости; С – скорость распространения ударной волны; ʋ – средняя скорость движения жидкости в трубопроводе до закрытия затвора (при установившемся движении) [14, 15].

Величину С вычисляют по формуле

^????^ж _????

???? =

тр
¹⁺^????^ж^????_{???? ????}
, (34)

где Е_ж и Е_тр – модули упругости жидкости и материала трубопровода соответственно (для воды Е_в  1,96  10⁹ Па, для стали Е_тр  1,96  10¹¹Па); ρ– плотность жидкости; d– внутренний диаметр трубопровода;

 – толщина стенки трубопровода.

Величины модуля упругости жидкости и ее плотность определяют скорость распространения звука в жидкой среде С_зв:

???? = ^????^ж. (35)

зв ????
С учетом (35):

_????₌^????зв

тр
¹⁺^????^ж^????_{???? ????}

. (36)

В воде скорость распространения звука С_зв  1425 м/с.

Описание установки

Установка (рис. 15) состоит из горизонтального стального трубопровода, присоединенного к напорному резервуару, в котором уровень воды во время опытов поддерживается на постоянной отметке с помощью переливного устройства. В конце трубопровода имеется вентиль для регулирования скорости движения в нем, клапанный затвор, позволяющий практически мгновенно перекрывать трубопровод, пружинный манометр, с помощью которого измеряется давление в жидкости до и в момент закрытия затвора. Для измерения расхода воды служит мерный бак, снабженный водомерной трубкой со шкалой, и секундомер [6, 17].

Цель работы

Определить опытным путем величину повышения давления р_оп при прямом гидравлическом ударе в напорном трубопроводе, сравнить ее с величиной р, вычисленной по формуле Н.Е. Жуковского, и подсчитать относительное отклонение между ними.

Рис. 15. Схема установки для изучения гидравлического удара

Порядок выполнения работы

Измерить по манометру давление в трубопроводе до удара (при закрытом регулировочном вентиле) и результаты измерения записать в табл. 8.
Открыв (не полностью) регулировочный вентиль, обеспечить пропуск по трубопроводу некоторого расхода воды.
Измерить расход воды Q с помощью мерного бака и секундомера. При этом измеряемый объем воды должен быть не менее 50 литров.
Перекрыть клапанным затвором трубопровод и измерить по

манометру величину максимального давления при ударе.

Записать в таблицу полученные при измерениях данные.
Сделать еще два аналогичных опыта при других расходах воды.
Обработать опытные данные согласно пунктам табл. 8.
Дать заключение по результатам работы.

Основные контрольные вопросы к лабораторной работе № 7

Сформулируйте понятие гидравлического удара.
Дайте определение прямого и непрямого гидравлического удара.
Что такое фаза удара?
Объясните процесс изменения давления в трубопроводе, питаемом из резервуара, при прямом гидравлическом ударе.
Какие меры необходимо предпринять для предохранения гидравлических агрегатов и устройств от гидравлического удара?
Напишите и поясните формулу Н.Е. Жуковского для определения повышения давления при ударе.
Напишите и поясните формулу для определения скорости распространения ударной волны.
Как модули упругости жидкости и материала трубопроводов влияют на скорость распространения ударной волны?
Установившееся или неустановившееся движение жидкости наблюдается при гидравлическом ударе?
Напишите и поясните формулу для определения скорости распространения звука в жидкой среде.

Таблица 8

Результаты измерений и вычислений по лабораторной работе № 7

№ п/п	Наименования измеряемых и вычисляемых величин	Ед. изм.	Результаты измерений и вычислений
№ п/п	Наименования измеряемых и вычисляемых величин	Ед. изм.	Опыт 1	Опыт 2	Опыт 3
1	Внутренний диаметр трубопровода d_i	м
2	Толщина стенки трубопровода _i	м
3	Площадь поперечного сечения трубопровода S_i = d_i²/4	_м2
4	Объем воды в мерном баке W_i	_м3
5	Время наполнения объема t_i	с
6	Расход воды в трубопроводе Q_i = W_i /t_i	м³/с
7	Средняя скорость движения воды в трубопроводе (до удара) ʋ_i = Q_i /S_i	м/с
8	Скорость распространения ударной волны _????i ₌1425 ¹⁺^????^в^????ⁱ _????^????_i тр	м/с
9	Повышение давления при ударе p_i = C_iʋ_i	Па
10	Давление в трубопроводе до удара (по манометру) р₁	Па
11	Наибольшее давление в трубопроводе при ударе (по манометру) р₂	Па
12	Повышение давления при ударе (по опытам) р_оп = р₂ – р₁	Па
13	Относительное отклонение повышения давления при ударе E_p = (\|Δp – p_оп\| / Δp) · 100	%

Рекомендуемая литература к лабораторной работе № 7 [1–6].

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/4603

Смотрите также:







Изложение содержания дела, по которому приняты судебные постановления
_-___-~1
_1-тема-СтрМетал
_10_Эмиль Золя для эл версии