פטיש מים בצינורות הוא גל לחץ מיידי. ההבדל קשור לשינוי חד במהירות זרימת המים. לאחר מכן, נלמד יותר על האופן שבו הלם הידראולי מתרחש בצינורות.
הזיה עיקרית
התוצאה של מילוי נוזלי של חלל הבוכנה-על במנוע בתצורה המתאימה (בוכנה) נחשבת בטעות כהלם הידראולי. כתוצאה מכך, הבוכנה לא מגיעה למרכז המת ומתחילה לדחוס את המים. זה, בתורו, מוביל לכשל במנוע. במיוחד לשבר במוט או במוט חיבור, שבירה של החתיכים בראש הצילינדר, קרע של האטמים.
Classification
לפי כיוון גל הלחץ, פטיש מים יכול להיות:
- חיובי. במקרה זה, העלייה בלחץ מתרחשת עקב התנעה חדה של המשאבה או חסימת הצינור.
- שלילי. במקרה זה מדובר על ירידת לחץ כתוצאה מפתיחת הבולם או כיבוי המשאבה.
לפי הזמןהתפשטות הגל ותקופת סגירת השסתום (או שסתומי סגירה אחרים), שבמהלכה נוצר פטיש מים בצינורות, היא מתחלקת ל:
- ישר (מלא).
- עקיף (לא שלם).
במקרה הראשון, החלק הקדמי של הגל שנוצר נע בכיוון המנוגד לכיוון המקורי של זרימת המים. תנועה נוספת תהיה תלויה באלמנטים של הצינור, הממוקמים לפני השסתום הסגור. סביר להניח שחזית הגל תעבור שוב ושוב בכיוון קדימה ואחורה. עם פטיש מים לא שלם, הזרימה יכולה לא רק להתחיל לנוע בכיוון השני, אלא גם לעבור חלקית יותר דרך השסתום אם הוא לא סגור לחלוטין.
השלכות
המסוכן ביותר נחשב לפטיש מים חיובי במערכת החימום או אספקת המים. אם גל הלחץ גבוה מדי, הקו עלול להינזק. בפרט, סדקים אורכיים מופיעים על הצינורות, אשר מוביל לאחר מכן לפיצול, הפרה של האטימות בשסתומים. בשל כשלים אלה, ציוד אינסטלציה מתחיל להיכשל: מחליפי חום, משאבות. בהקשר זה, יש למנוע או להפחית זעזוע הידראולי. לחץ המים הופך למקסימלי בתהליך האטת הזרימה כאשר כל האנרגיה הקינטית מועברת לעבודת מתיחת דפנות הראשית ודחיסת עמוד הנוזל.
Research
חקר באופן ניסיוני ותיאורטי את התופעה ב-1899 ניקולאי ז'וקובסקי. החוקר זיההגורמים להלם הידראולי. התופעה נובעת מכך שבתהליך סגירת הקו דרכו זורם הנוזל, או כאשר הוא נסגר במהירות (כאשר מחוברת תעלה ללא מוצא למקור אנרגיה הידראולית), שינוי חד בלחץ ו נוצרת מהירות המים. זה לא בכל הצינור בו זמנית. אם במקרה זה מתבצעות מדידות מסוימות, אז ניתן לגלות כי השינוי במהירות מתרחש בכיוון ובגודל, ובלחץ - הן בכיוון הירידה והן בכיוון העלייה ביחס לראשוני. כל זה אומר שמתחולל תהליך נדנוד בקו. הוא מאופיין בירידה תקופתית ועלייה בלחץ. כל התהליך הזה מאופיין בארעיות והוא נגרם על ידי עיוותים אלסטיים של הנוזל עצמו ושל דפנות הצינור. ז'וקובסקי הוכיח שהמהירות שבה גל מתפשט עומדת ביחס ישר לדחיסות המים. כמות העיוות של קירות הצינור חשובה גם היא. זה נקבע על ידי מודול האלסטיות של החומר. מהירות הגל תלויה גם בקוטר הצינור. גל לחץ פתאומי לא יכול להתרחש בקו מלא בגז, מכיוון שהוא נדחס די בקלות.
התקדמות התהליך
במערכת אספקת מים אוטונומית, כמו בית כפרי, ניתן להשתמש במשאבת קידוח ליצירת לחץ בקו. פטיש מים מתרחש כאשר צריכת נוזלים נפסקת לפתע - כאשר ברז נסגר. זרם מים נע לאורךכביש מהיר, לא יכול לעצור באופן מיידי. עמודת הנוזל על ידי אינרציה מתנגשת ב"מבוי סתום" של הצנרת, שנוצרה כשהברז נסגר. במקרה זה, הממסר אינו חוסך מפטיש מים. הוא מגיב רק לנחשול, מכבה את המשאבה לאחר סגירת השסתום והלחץ עולה על הערך המרבי. כיבוי, כמו עצירת זרימת המים, אינו מיידי.
דוגמאות
אפשר לשקול צינור עם לחץ קבוע ותנועת נוזלים בעלת אופי קבוע, שבו שסתום נסגר בפתאומיות או שסתום שער נסגר לפתע. במערכת אספקת מים למטה, פטיש מים מתרחש בדרך כלל כאשר שסתום הסימון גבוה ממפלס המים הסטטי (9 מטרים או יותר) או דולף בזמן שהשסתום הבא למעלה מחזיק לחץ. בשני המקרים מתרחשת פריקה חלקית. בפעם הבאה שהמשאבה מופעלת, המים במהירות גבוהה ימלאו את הוואקום. הנוזל פוגע בשסתום הסימון הסגור ובזרימה שמעליו, וגורם לעלייה בלחץ. התוצאה היא פטיש מים. זה תורם לא רק להיווצרות סדקים ולהרס של מפרקים. כאשר מתרחש גל לחץ, המשאבה או המנוע החשמלי (ולפעמים שני האלמנטים בבת אחת) נפגעים. תופעה זו יכולה להתרחש במערכות הנעה הידראולית עם תזוזה חיובית כאשר נעשה שימוש בשסתום סליל. כאשר אחד מערוצי הפריקה חסום על ידי סלילתהליכי היווצרות נוזל שתוארו לעיל.
הגנה מפני פטיש מים
חוזק הזינוק יהיה תלוי בקצב הזרימה לפני ואחרי חסימת הכביש המהיר. ככל שהתנועה אינטנסיבית יותר, ההשפעה חזקה יותר כשהיא נעצרת לפתע. מהירות הזרימה עצמה תהיה תלויה בקוטר הקו. ככל שהחתך גדול יותר, תנועת הנוזל חלשה יותר. מכאן ניתן להסיק ששימוש בצינורות גדולים מפחית את הסבירות לפטיש מים או מחליש אותה. דרך נוספת היא להגדיל את משך סגירת אספקת המים או הפעלת המשאבה. רכיבי סגירה מסוג שסתום משמשים לסגירה הדרגתית של הצינור. במיוחד עבור משאבות, נעשה שימוש בערכות התחלה רכה. הם מאפשרים לא רק להימנע מפטיש מים במהלך ההפעלה, אלא גם להאריך משמעותית את חיי ההפעלה של המשאבה.
Compensators
אפשרות ההגנה השלישית כוללת שימוש במכשיר מבול. זהו מיכל הרחבת ממברנה, המסוגל "לכבות" את עליות הלחץ שנוצרו. מפצי פטיש מים פועלים על פי עיקרון מסוים. זה טמון בעובדה שבתהליך הגברת הלחץ, הבוכנה נעה עם נוזל והאלמנט האלסטי (קפיץ או אוויר) נדחס. כתוצאה מכך, תהליך ההלם הופך לתהליך נדנוד. עקב פיזור אנרגיה, האחרון מתפורר די מהר ללא עלייה משמעותית בלחץ. המפצה משמש בקו המילוי. זה מואשםאוויר דחוס בלחץ של 0.8-1.0 MPa. החישוב נעשה בקירוב, בהתאם לתנאים לקליטת האנרגיה של עמוד המים המניע ממיכל המילוי או המצבר אל המפצה.
