Jak vzniká vodní ráz?

Vodní kladivo (vodní ráz) – tlakový ráz v jakémkoliv systému naplněném kapalinou, způsobený rychlou změnou průtoku této kapaliny. Může nastat v důsledku náhlého uzavření nebo otevření ventilu. V prvním případě se vodní kladivo nazývá pozitivní, ve druhém – negativní. Pozitivní vodní ráz je obzvláště nebezpečný. Při pozitivním hydraulickém rázu by měla být nestlačitelná kapalina považována za stlačitelnou. Vodní ráz může způsobit vznik podélných trhlin v potrubí, což může vést k jejich rozštěpení nebo poškození jiných prvků potrubí. Vodní ráz je extrémně nebezpečný i pro další zařízení, jako jsou výměníky tepla, čerpadla a tlakové nádoby.

V závislosti na době šíření rázové vlny a době uzavření ventilu (nebo jiných uzavíracích ventilů) t, v důsledku čehož došlo k vodnímu rázu, lze rozlišit dva typy nárazů:

• Plné (přímé) vodní kladivo, příp t
• Neúplný (nepřímý) vodní ráz, pokud t>

Při úplném hydraulickém rázu se čelo výsledné rázové vlny pohybuje ve směru opačném k původnímu směru pohybu tekutiny v potrubí. Jeho další směr pohybu závisí na prvcích potrubí umístěných před uzavřeným ventilem. Je také možné, aby čelo vlny opakovaně procházelo v dopředném a zpětném směru.

Při neúplném hydraulickém rázu čelo rázové vlny nejen změní směr svého pohybu na opačný, ale částečně prochází dále ne zcela uzavřeným ventilem.

Způsoby, jak zabránit vodnímu rázu

• Na základě Zhukovského vzorce (který určuje nárůst tlaku během vodního rázu) a hodnot, na kterých závisí rychlost šíření rázové vlny, abyste oslabili sílu tohoto jevu nebo mu úplně zabránili, můžete snížit rychlost pohybu tekutiny v potrubí zvětšením jeho průměru.
• Aby se snížila závažnost tohoto jevu, měla by být prodloužena doba uzavření závěrky.
• Montáž tlumicích zařízení

Fakt jedna. Vodní ráz ničí stěny potrubí

V místech, kde jsou inženýrské komunikace špatně uspořádány, můžete často slyšet charakteristická kliknutí a klepání. To znamená, že v uzavřeném systému došlo ke krátkodobému prudkému tlakovému rázu. Tento jev může nastat v důsledku náhlého zastavení cirkulace tekutiny podél okruhu nebo náhlého obnovení jejího pohybu. Objeví-li se v cestě proudění tekutiny, která se pohybuje určitou rychlostí, překážka (vzduch nebo uzavírací ventily), její rychlost se postupně mění, ale objem se rychle zvětšuje. V souladu s tím se také zvyšuje tlak, někdy dosahuje více než 10 atmosfér. Pokud přebytečný objem nemá kam jít, pak existuje nebezpečí prasknutí potrubí.

příklad

Příklad experimentální závislosti tlaku na čase při vodním rázu po náhlém uzavření ventilu v potrubí. Je viditelný pokles tlaku pod atmosférický tlak během fáze ředění.

Nejjednodušším příkladem výskytu vodního rázu je příklad potrubí s konstantním tlakem a stálým pohybem tekutiny, ve kterém došlo k náhlému uzavření ventilu nebo uzavření ventilu.

V systémech zásobování vodou z vrtů k vodnímu rázu obvykle dochází, když je zpětný ventil nejblíže k čerpadlu umístěn více než 9 metrů nad statickou hladinou vody nebo je netěsný, zatímco zpětný ventil, který je další výše, udržuje tlak.

V obou případech vzniká ve stoupačce částečné vakuum. Při příštím spuštění čerpadla voda proudící velmi vysokou rychlostí vyplní vakuum a srazí se v potrubí s uzavřeným zpětným ventilem a sloupcem kapaliny nad ním, což způsobí tlakový ráz a vodní ráz. Tento typ vodního rázu může způsobit praskliny v potrubí, zničit potrubní spoje a poškodit čerpadlo a/nebo motor.

Vodní ráz se může objevit u objemových hydraulických pohonných systémů, které používají šoupátkový ventil. Když cívka uzavře jeden z kanálů, kterými je kapalina čerpána, tento kanál se na krátkou dobu zablokuje, což má za následek výskyt výše popsaných jevů.

Během bouře na moři vlny narážející na nábřežní zeď způsobují šplouchání desítekkrát vyšší, než je výška vln na moři.

Následující faktory mohou způsobit vodní ráz:

• Když jsou uzavírací ventily náhle uzavřeny: ventily, ventily, kohouty atd.
• Vzduch, který je v systému s uzavřenou smyčkou. Před uvedením systému do provozu je nutné odvzdušnit veškerý dostupný vzduch přes vzduchové ventily.
• Výpadky proudu
• Zapnutí, vypnutí a porucha čerpadla