Гидравлический удар в трубах системы водоснабжения

Гидравлический удар – резкое увеличение давление в трубопроводе при внезапной остановке движущейся в нем жидкости. Гидравлический удар наблюдается при быстром закрывании запорных устройств, установленных на трубопроводах (задвижка, кран), внезапной установке насосов, перекачивающих жидкость, и т.д.

Величину повышения давления при гидравлическом ударе определяют по формуле Н.Е. Жуковского:

(21)

где - плотность жидкости, кг/м³;

- скорость распространения ударной волны, м/с;

- скорость движения жидкости в трубе до закрывания задвижки, м/с.

Скорость распространения ударной волны находят по формуле Н.Е. Жуковского:

где - модуль упругости жидкости;

- диаметр трубы;

- модуль упругости материала стенки трубы, см. таблицу ;

- толщина стенки трубы.

Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, представляет собой объемный модуль упругости жидкости

Коэффициент объемного сжатия , Па ^–1 , - относительное изменение объема жидкости на единицу изменения давления:

где - изменение объема , соответствующее изменению давления на величину .

Для воды при нормальных условиях можно принимать:

, Па ^-1

, Па

Если считать материал трубы абсолютно неупругим ( = ∞), то выражение для скорости принимает вид:

Скорость распространения ударной волны в этом случае равняется скорости распространения звука в жидкости. При обычных значениях отношения значение может приниматься равным 1200 м/с для стальных труб и 1000 м/с для чугунных труб.

Формула () действительна в случае, если время закрывания задвижки меньше времени, в течение которого ударная волна дойдет до резервуара и отраженная волна, сопровождающаяся падением давления, вернется к задвижке, т.е. при условии .

Если , то давление не достигнет максимальной величины, так как частично погашается отраженной волной. В этом случае повышение давления может быть найдено по формуле Мишо:

(21)

Если , то формулы () и () приводят к одинаковым результатам.

Модуль упругости твердых тел.

Таблица 8

Материал трубы	Модуль упругости , Па
Алюминий	7.05
Бетон	2.12
Сталь	21.2
Чугун	11.5
Стекло