冷熱水管道中的水錘現(xiàn)象

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1、......word...專(zhuān)業(yè)技術(shù)行業(yè)資料......冷熱水系統(tǒng)中的水錘現(xiàn)象意大利卡萊菲公司北京辦事處舒雪松冷熱水管道中的水錘現(xiàn)象指管道中的水流在極短的時(shí)間內(nèi)迅速地停止或加速，因此所造成的有力的沖擊。比如說(shuō)，在迅速關(guān)閉水龍頭，或水泵起停時(shí)，經(jīng)常聽(tīng)到‘嘭’一聲短暫的悶響。這就是典型的‘水錘現(xiàn)象’。這種沖擊的能量來(lái)自于管道內(nèi)水流速度突然的改變?！N’這一名詞來(lái)源于古代的一種兵器‘攻城槌’，它運(yùn)用于攻克城墻或城門(mén)，它造成的沖擊力與水錘現(xiàn)象類(lèi)似。圖1‘攻城槌’由一個(gè)長(zhǎng)木棒制成，在木棒的頂端有一個(gè)鐵錘，它能產(chǎn)生的沖擊力大小取決于操作武器的士兵的力量。（見(jiàn)圖1）而水錘力量的大小卻由很多因素決

2、定。管道中靜止的水只具有‘潛能’，即由它的定額所決定的能量。當(dāng)定額降低并接近海平面時(shí)，其潛能減弱并消失。如果假定海平面為‘0’，高于海平面的海拔高度‘z’,物體質(zhì)量為m,那么它所具備的能量為mgz：其中‘g’為重力加速度（9.81m/s2）。如果管道中的水以一定的速度‘v’流動(dòng)，在潛能上又加入了動(dòng)能，約為1/2mv2。這種運(yùn)行的能量來(lái)源于mv,它代表了水的運(yùn)動(dòng)量，即組成水的每一滴水的運(yùn)動(dòng)量總和。就如前面提到的一樣，當(dāng)猛然關(guān)閉閥門(mén)或水泵時(shí)，水的流速突然變?yōu)榱悖╲=0），其動(dòng)能也消失（1/2mv2=0）同樣它的運(yùn)動(dòng)量也消失（mv=0）。......范文范例學(xué)習(xí)參考指導(dǎo).........

3、....word...專(zhuān)業(yè)技術(shù)行業(yè)資料......但是，水所具備的能量不可能就這樣瞬間溶解，它改變?yōu)椤畨毫Σā?，以聲速在管道?nèi)傳送。這就是‘水錘現(xiàn)象’。它所產(chǎn)生的高壓能超過(guò)100bar，而其延續(xù)的時(shí)間也就僅百分之幾秒。由于其速度如此快捷，管道上的壓力表根本無(wú)法顯示出管道系統(tǒng)內(nèi)這種瞬間彈性的壓力波動(dòng)。圖2管道理論上說(shuō)，水不能被壓縮，但為了更好地解釋高壓的產(chǎn)生，我們必須承認(rèn)水是能被壓縮的，如同氣體一樣。根據(jù)Hoorce定律，如果將1立方米水壓縮1bar，它體積將減少50cm3。當(dāng)關(guān)閉一段管道末端的閥門(mén)時(shí)（如圖2所示）。與閥門(mén)接觸的水受到壓縮，通俗地說(shuō),水‘縮短’了。因此它的部分動(dòng)能改變

4、為壓力能量。這時(shí)，其壓力由P變?yōu)镻+△P，△P即是超出的壓力。壓力波沿著管道相反的方向傳送到管道的起點(diǎn)，如水箱。在這兒，水箱的水受到膨脹。如果管道長(zhǎng)度L（m）為閥門(mén)上游管道長(zhǎng)度，c為運(yùn)動(dòng)速度（m/s）（紊流傳送的速度）。壓力波到達(dá)管道起點(diǎn)的時(shí)間t=L/c(s)。這種情況下，管道內(nèi)的水流是靜止的（v=0）而且是被壓縮的。我們假設(shè)管道的起點(diǎn)為一個(gè)水箱的入口處，當(dāng)壓力波到達(dá)這個(gè)假定的入口處截面時(shí)，在入口處的水箱一端壓力為Px+△P。一部分可以忽略不計(jì)的水從管道回到水箱，這樣一來(lái)，在水箱至閥門(mén)之間產(chǎn)生了負(fù)壓一△P。這個(gè)負(fù)壓經(jīng)過(guò)同樣的L/c的時(shí)間到達(dá)閥門(mén)。因此從關(guān)閉閥門(mén)到負(fù)壓回到閥門(mén)共用時(shí)間

5、tc=2L/c，稱(chēng)為‘持續(xù)時(shí)間’。但是在閥門(mén)這兒又出現(xiàn)了一△P的不平衡，此負(fù)壓向上游方向延伸。因此在水箱與閥門(mén)之間又產(chǎn)生了壓力波。這個(gè)時(shí)間段為3L/C。所有這些往返的壓力波都在約百分之幾秒內(nèi)完成，如同前面講到的一樣。如何界定關(guān)閉閥門(mén)的方式是否會(huì)造成水錘呢？我們將關(guān)閉的方式分為‘猛烈’式和‘平緩式’。通常說(shuō)來(lái),‘猛烈關(guān)閉’的方式會(huì)帶來(lái)水錘使壓力升高。當(dāng)關(guān)閉的時(shí)間tc<2L/c時(shí)，這屬于‘猛烈’關(guān)閉，當(dāng)tc>2L/c時(shí)屬于‘平緩’關(guān)閉。如果是猛烈關(guān)閉，超壓（或負(fù)壓）的最高值并不是出現(xiàn)在整個(gè)管道長(zhǎng)度L（即水箱至閥門(mén)關(guān)閉處），而是出現(xiàn)在從閥門(mén)關(guān)閉處開(kāi)始的Lx=L—（ctc/2）。經(jīng)過(guò)這一段

6、長(zhǎng)度后，超壓（或負(fù)壓）將沿程逐漸降低（或增加）。（如圖2所示）。如果關(guān)閉是‘瞬間的’，以上的壓力值將會(huì)出現(xiàn)在整個(gè)管道內(nèi)。值得注意的是，猛烈地關(guān)閉閥門(mén)會(huì)造成超壓，猛烈地開(kāi)啟閥門(mén)會(huì)造成降壓。兩者都會(huì)產(chǎn)生水錘......范文范例學(xué)習(xí)參考指導(dǎo).............word...專(zhuān)業(yè)技術(shù)行業(yè)資料......現(xiàn)象。區(qū)別只在于一個(gè)是以超壓波開(kāi)始，一個(gè)則以降壓波開(kāi)始。水錘現(xiàn)象帶來(lái)的后果是什么呢？除了眾所周知的管道噪音外，更為嚴(yán)重的是壓力波和超壓會(huì)對(duì)管材、閥門(mén)、連接件造成損壞或使其過(guò)早老化。在冷熱水系統(tǒng)中，水錘現(xiàn)象往往是由于單柄水龍頭的開(kāi)關(guān)、水泵的起停、電動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)所引起的。接下來(lái)我們將運(yùn)用相

7、關(guān)的公式通過(guò)實(shí)例來(lái)說(shuō)明在市政供水和增壓供水系統(tǒng)中水錘產(chǎn)生的超壓數(shù)值。市政供水管道中水錘現(xiàn)象的核實(shí)計(jì)算我們將用公式首先計(jì)算動(dòng)力速度c，然后就能決定為避免水錘關(guān)閉水流所需的最少時(shí)間tc。這個(gè)公式的計(jì)算法較為簡(jiǎn)單，比較適合于民用的普通供水管道:c=公式（1）c=水動(dòng)力速度（m/s）C=水中的音速（15℃時(shí)為1425m/s）ε=水的壓縮模數(shù)（15℃時(shí)為2.1×108kg/m2）E=管道的彈性模數(shù)（kg/m2）di=管道內(nèi)徑（m）en=管道厚度（m）E和ε/E的數(shù)據(jù)從表1中可以