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引起供暖管道水锤现象原因分析及预防措施近年来，随着城市不断发展，供暖管道的使用越来越普遍，但是问题也随之出现。
其中之一便是供暖管道产生的水锤现象。
水锤现象所带来的危害越来越明显，因此深入了解其原因和预防措施就显得尤为重要。
这篇文档将对水锤现象的原因进行分析，并提出预防措施，以期对相关工作者和群众提供帮助。
一、水锤现象的原因1.供水压力不稳定造成水锤电梯式供水系统的压力不稳定，不仅会影响到用户的正常生活用水，还可能会导致供暖管道水锤现象的出现。
因为当管道内的水流动速度突然发生变化时，会引起管道内产生振动，而且管道内水的冲击力也会不断增大。
当水流速度变化到一定程度时，将会产生水锤现象，造成管道的损坏和噪音干扰。
2.管道设计不合理管道的设计不合理也是产生供暖管道水锤现象的一个原因。
如果管道的走向过于弯曲，管道内的水流就会受到阻碍，流速将会发生变化，产生水锤过程中的高水压和低水压等影响。
如果管道的直径过小，水流速度也相应增加，产生的水锤现象也会更加严重。
3.供水管道维护不当管道内存在污垢等物质，会阻碍管道内水的正常流动，导致管道出现水锤现象。
此外，管道的老化和磨损、密封件的损坏等也会影响管道的运行，从而使水锤现象更加严重。
二、预防措施1.管道设计合理合理的管道设计可以降低水流速度的变化，减少水锤现象的发生。
特别是在设计中应避免过于弯曲的走线，并使用适当的直径管道。
2.供水系统压力稳定供暖管道的水来源是否来自电梯式供水系统，时常检查供水压力是是否稳定，如果有发现压力不稳定即时处理。
3.管道维护保养定期清洗和检查管道，除去其中的污垢和杂物，是降低水锤现象的重要手段。
保持管道的完好和清洁，可以有效减少管道内的阻力和水流速度的波动。
4.采用合适的缓冲装置在管道的关键部位，使用缓冲装置，可以有效减轻水锤现象的影响。
常用的缓冲装置有缓冲垫和阀门等，可以满足不同的使用要求。
综上所述，供暖管道水锤现象对供暖工作的影响十分重大，因此灵活应对，处理妥当，遵循配套维护措施，可以有效地降低水锤现象的发生率，确保供暖工作的正常进行，为我们的生活和工作带来更加舒适的环境。
热氨融霜液锤现象在冷库库房温度的自动控制中往往还辅以融霜的自动控制，融霜的方法有电热融霜、水融霜和热气融霜，在实际生产中往往不只是上述某一种的融霜方法，而是几种方法结合使用，大型冷风机一般采用热气与水融霜相结合的方式。
不管采用哪种融霜方式都要求设计者在控制元件的选择及自控程序的设定上应能根据系统的实际情况来设置。
如果设计不当将造成一些不该出现的事故。
下面是长春某冷库在热氨融霜时由于产生液锤而造成的制冷管路爆炸事故。
该制冷系统采用单一的热氨融霜，投产初期每当热氨融霜时，制冷系统就出现管路剧烈振动现象，由于查不出原因，在没排除事故隐患的情况下，制冷系统仍然带病运行，最终半个月后在热氨融霜时发生管路爆炸引起严重的漏氨事故。
一、事故分析：1、事故发生点：爆炸管段发生在-45℃系统回气集管的封头处，热氨融霜时控制的融霜压力为0.65MPa，库房制冷原理图及控制阀门见图1，-45℃系统所对应的吸气压力为0.0545MPa。
2、融霜时自控阀门的开闭程序融霜时：1）关闭回气管上的PML80回气主阀。
2）关闭供液管路上的EVRA32电磁主阀。
3）打开热氨融霜管上的PM1-50电磁阀。
融霜完毕后：关热氨管上的PM1-50同时打开供液管路上的EVRA32和回气管路上的PML80。
3、事故原因分析：1) 从库房自控原理图看，在制冷系统控制元件的设置上存在问题，在排液管上设置的PM1-50加CVP（HP）的做法不妥，当融霜压力控制在0.65MPa时，即使在融霜完成后延时打开回气和供液电磁阀，在0.65MPa的融霜压力下（所对应的饱和温度为12℃），蒸发器内的液体不可能得以蒸发（库内温度在-20℃以下）。
热氨融霜过程中放热后凝结成的液体始终存留在蒸发器内，一旦回气主阀PML80打开，这部分液体在△P=0.6MPa压差的作用下，向低压循环桶方向流动，必然形成液锤现象。
2) 该系统各冻结间与回气总管相连接处采用“T”字形连接，而不是采用顺制冷剂方向“ ”连接的方法，液体在0.6MPa压差作用下直接打在集管上并向封头方向扩散。
怎样避免液锤现象
液锤现象，一般是低压回气管道中因压力急剧变化而产生了气体制冷剂推动液态制冷剂的混合流动，液态制冷剂与管道撞击产生的强烈振动。
液锤常发生在强制循环的低压系统（如-45系统）中，是由于氨液的流动靠氨泵的泵压推动，一旦氨泵出现不能供液或出现故障时，大量的氨液聚集在带有风机的蒸发器管段内而无法运行流动，当风机运行或热负荷相当大而产生大量的汽体制冷剂时，汽体制冷剂会推动液态制冷剂在回气管道中形成汽液混合流，液态制冷剂会在拐弯处对管路进行锤击，继而产生液锤现象。
由于压力急剧变化而产生的液锤，对管道的局部压强增加可能达到工作压强的几十倍甚至几百倍，而且汽液锤击管道的交替频率受汽体波动（蒸发负荷）频率影响，频率越大危害也越大，严重时会使管路发破裂。
避免液锤的方法主要有一下几种：
1.提前对蒸发器进行收液。
在车间用冷设备生产快要结束前，提前关闭氨泵，对蒸发器进行收液。
避免蒸发器和供液管中积存大量的液态制冷剂。
2.避免氨泵出现气蚀而造成不供液。
要保证低压循环桶的液位，避免氨泵因液位过低而发生气蚀。
3.当系统发生液锤时，应立即对主机减载和开启氨泵，使系统内的压力趋于平衡同时使低压系统氨液形成循环。
4.低压系统在正常工作时，应避免蒸发器的热负荷骤然变化。
如突然开启库门、突然投入温度较高的货物等都会引发液锤现象。
冷热水系统中的水锤现象冷热水管道中的水锤现象指管道中的水流在极短的时间内迅速地停止或加速，因此所造成的有力的冲击。
比如说，在迅速关闭水龙头，或水泵起停时，经常听到‘嘭’一声短暂的闷响。
这就是典型的‘水锤现象’。
这种冲击的能量来自于管道内水流速度突然的改变。
‘水锤’这一名词来源于古代的一种兵器‘攻城槌’，它运用于攻克城墙或城门，它造成的冲击力与水锤现象类似。
‘攻城槌’由一个长木棒制成，在木棒的顶端有一个铁锤，它能产生的冲击力大小取决于操作武器的士兵的力量。
（见图1）而水锤力量的大小却由很多因素决定。
管道中静止的水只具有‘潜能’，即由它的定额所决定的能量。
当定额降低并接近海平面时，其潜能减弱并消失。
如果假定海平面为‘0’，高于海平面的海拔高度‘z’,物体质量为m,那么它所具备的能量为mgz：其中‘g’为重力加速度（9.81m/s2）。
如果管道中的水以一定的速度‘v’流动，在潜能上又加入了动能，约为1/2mv2。
这种运行的能量来源于mv,它代表了水的运动量，即组成水的每一滴水的运动量总和。
就如前面提到的一样，当猛然关闭阀门或水泵时，水的流速突然变为零（v=0），其动能也消失（1/2mv2=0）同样它的运动量也消失（mv=0）。
但是，水所具备的能量不可能就这样瞬间溶解，它改变为‘压力波’，以声速在管道内传送。
这就是‘水锤现象’。
它所产生的高压能超过100bar，而其延续的时间也就仅百分之几秒。
由于其速度如此快捷，管道上的压力表根本无法显示出管道系统内这种瞬间弹性的压力波动。
理论上说，水不能被压缩，但为了更好地解释高压的产生，我们必须承认水是能被压缩的，如同气体一样。
根据Hoorce定律，如果将1立方米水压缩1bar，它体积将减少50cm3。
当关闭一段管道末端的阀门时（如图2所示）。
与阀门接触的水受到压缩，通俗地说,水‘缩短’了。
因此它的部分动能改变为压力能量。
这时，其压力由P变为P+△P，△P即是超出的压力。
蒸汽水锤效应消除措施
蒸汽水锤效应是一种由于蒸汽或气体在管道内运动造成的压力
波动现象，可以引起管道或设备的损坏，甚至危及人员安全。
为了避免这种情况发生，需要采取一些消除蒸汽水锤效应的措施。
1. 安装减压阀
减压阀可以调节压力，避免压力波动过大，从而减少蒸汽水锤效应的发生。
在管道系统上游或下游安装减压阀是一种有效的措施。
2. 安装缓冲器
缓冲器可以减缓蒸汽水锤效应的冲击力，降低管道或设备的损坏。
在管道系统上游或下游安装缓冲器是一种常见的消除蒸汽水锤效应
的方法。
3. 调整管道设计
管道设计的合理性是消除蒸汽水锤效应的重要因素之一。
通过适当调整管道的直径、长度、弯曲度等参数，可以减少蒸汽水锤效应的发生。
4. 安装快速关闭阀门
快速关闭阀门可以在管道中的蒸汽或气体运动速度达到一定程
度时迅速关闭，减少蒸汽水锤效应的发生。
5. 定期维护管道系统
定期维护管道系统可以保证管道的正常运行，避免管道或设备出现损坏或故障，从而减少蒸汽水锤效应的发生。
总之，消除蒸汽水锤效应需要综合采取多种措施，确保管道系统
的安全稳定运行。
压缩机气体管道的振动原因及消振方法作者：黄沧沧来源：《城市建设理论研究》2013年第13期【摘要】气体管道是压缩机装置中最主要的系统之一，气体管道发生振动，将影响压缩机的正常工作，严重时造成气体管道发生爆炸等严重事故。
因此，分析压缩机的振动原因及研究消振方法尤为重要。
本文将围绕压缩机气体管道的振动原因及消振方法进行讨论。
【关键字】压缩机气体管道振动原因消振方法中图分类号： TB652 文献标识码： A 文章编号：一、基本概念气流脉动：气体管道内的气体通常被称为气柱。
因为气体可以压缩、膨胀，故气柱本身是具有连续质量的弹性振动系统。
这个系统受到激发后，就会产生振动响应。
往复压缩机工作时向管道内间歇地吸气和排气，激发管内气柱，并使气柱振动，表现为管道内气体的压力和速度呈周期性的变化，这种现象称为气流脉动。
气流脉动产生的激振力就是导致管道振动的干扰力，也就是管道产生的振源。
管道的机械振动：脉动气体遇到弯头、孔板、变径管、阀门等元件后将产生周期性变化的激振力，该力导致管道的机械振动。
气柱的固有频率：当管道的长度、管径、容器的位置、气体的性质及气体的压力、温度已知时，就确定了管道系统内气体本身所具有的自由振动频率。
气柱的固有频率有多个，从一阶到多阶。
激发频率：指单位时间内外部干扰的次数。
压缩机每秒钟向管道吸气或排气的次数，就是管道内气柱的激发频率。
例如，某往复压缩机转数为297r/min，汽缸双作用，激发频率则为9.9Hz。
二、压缩机气体管道振动的原因分析1、压缩机机械振动对气体管道的影响压缩机主机振动通常是由于活塞组存在往复惯性力及力矩的不平衡、旋转惯性力及力矩不平衡、连杆摆动惯性力的存在、倾覆力矩的存在以及机器重心的周期性的移动和切向力的不均匀等各种复杂合力的作用，使压缩机在工作时产生机械振动，是引起管道振动的主要原因。
管道振动的另一个原因是管路结构振动系统内管路、管路附件、容器、支架等构成的结构系统在受到激发后就会作出机械振动响应。
如何减少热氨融霜时的液锤现象及事故李秀敏肖进华（江苏省特种设备安全监督检验研究院盐城分院 224200）摘要介绍氨制冷热氨融霜操作要点，液锤现象及事故的危害；针对氨制冷系统的特点，对其压力管道的操作、设计、安装提出一些建议，对低压侧的管道的传统布局建议进行改进，认为排液桶必不可少，可取消液体调节站或改变液体调节站的方位，增设液锤缓冲器，在原材料及焊接质量上从严要求,进行低温冲击试验及100%无损检测。
关键词氨制冷压力管道热氨融霜液锤现象低温低应力工况2013年8月31日10时50分左右，上海翁牌冷藏实业有限公司发生氨泄漏事故，造成15人死亡，7人重伤，18人轻伤。
经调查认定，上海“8.31”重大氨泄漏事故发生的直接原因是：作业人员严重违规采用热氨融霜方式，导致发生液锤现象，压力瞬间升高，致使存有严重焊接缺陷的单冻机回气集管管帽脱落，造成氨泄漏。
该事故将“热氨融霜”再次成为制冷行业的热门话题。
冷库除霜方法有多种，如热氨融霜、水冲霜、人工扫霜等，其目的都是为了改善蒸发器的传热，减少冷间开机降温时间，节约能源。
实际生产操作中，冷间的除霜一般都是以热氨融霜结合其他除霜方式，因此，热氨融霜操作在制冷系统的操作管理中占有重要的位置。
在人工热氨融霜的制冷系统，融霜的操作都是由比较有经验的工人操作，通过一定的操作程序及阀门开启大小来完成操作，也有很多冷库已实现热氨融霜的自动操作。
但在实践中，液锤现象时有发生，每当热氨融霜开始或结束时，制冷系统的管路上就会发出“咚”、“咚”的爆响声，管路出现剧烈振动。
很多小型冷库，由于系统小，管路短，氨液较少，未造成严重后果，因而也未引起操作者的重视和思考。
当前我国冷链行业正在飞速发展，冷库规模和面积也在急速膨胀，向大型化、超大型化方向发展，不少冷库系统中的氨液已超过40吨，管道的直径和长度也在增大，发生液锤现象时，液锤的能量大，发生事故的风险因而急剧上升，必须引以重视。
液锤现象的产生是由于液体流动后又突然受阻，而后面的液体又具有一定的动能，把动能突然释放出来而产生的冲击。
冷热水系统中的水锤现象冷热水管道中的水锤现象指管道中的水流在极短的时间内迅速地停止或加速，因此所造成的有力的冲击。
比如说，在迅速关闭水龙头，或水泵起停时，经常听到‘嘭’一声短暂的闷响。
这就是典型的‘水锤现象’。
这种冲击的能量来自于管道内水流速度突然的改变。
‘水锤’这一名词来源于古代的一种兵器‘攻城槌’，它运用于攻克城墙或城门，它造成的冲击力与水锤现象类似。
图1‘攻城槌’由一个长木棒制成，在木棒的顶端有一个铁锤，它能产生的冲击力大小取决于操作武器的士兵的力量。
（见图1）而水锤力量的大小却由很多因素决定。
管道中静止的水只具有‘潜能’，即由它的定额所决定的能量。
当定额降低并接近海平面时，其潜能减弱并消失。
如果假定海平面为‘0’，高于海平面的海拔高度‘z’,物体质量为m,那么它所具备的能量为mgz：其中‘g’为重力加速度（9.81m/s2）。
如果管道中的水以一定的速度‘v’流动，在潜能上又加入了动能，约为1/2 mv2。
这种运行的能量来源于mv, 它代表了水的运动量，即组成水的每一滴水的运动量总和。
就如前面提到的一样，当猛然关闭阀门或水泵时，水的流速突然变为零（v=0），其动能也消失（1/2 mv2=0）同样它的运动量也消失（mv=0）。
但是，水所具备的能量不可能就这样瞬间溶解，它改变为‘压力波’，以声速在管道内传送。
这就是‘水锤现象’。
它所产生的高压能超过100bar ，而其延续的时间也就仅百分之几秒。
由于其速度如此快捷，管道上的压力表根本无法显示出管道系统内这种瞬间弹性的压力波动。
理论上说，水不能被压缩，但为了更好地解释高压的产生，我们必须承认水是能被压缩的，如同气体一样。
根据Hoorce 定律，如果将1立方米水压缩1bar ，它体积将减少50cm 3。
当关闭一段管道末端的阀门时（如图2所示）。
与阀门接触的水受到压缩，通俗地说, 水‘缩短’了。
因此它的部分动能改变为压力能量。
这时，其压力由P 变为P+△P ，△P 即是超出的压力。
液锤现象解释-概述说明以及解释1.引言1.1 概述液锤现象是一种在流体系统中经常出现的现象，也被称为“水击现象”或“液击现象”。
当液体在管道或系统中的流动突然停止或变化方向时，液体的动能会迅速转化为压力能，导致系统内产生剧烈的液压冲击。
这种冲击波在系统内来回反复传播，类似于锤击的效应，因此被称为液锤现象。
液锤现象不仅发生在液体管道系统中，也存在于气体系统中。
在液体管道系统中，液锤现象可能对管道和设备造成严重的损坏和压力波动。
而在气体系统中，液锤现象则会导致管道或设备的振动和噪音，影响系统的正常运行。
液锤现象的产生原理主要是由于流体运动的惯性所致。
当液体流动突然停止或改变方向时，由于液体具有质量和速度，其惯性会导致液体继续向前冲击，形成压力波。
这种压力波会在管道中来回反复传播，直到能量耗散完为止。
液锤现象的实例和影响非常广泛。
在工程领域，液锤现象常常出现在水力工程、石油工程、化工工程等管道系统中。
比如，在自来水管道中，当阀门突然关闭时，会引起液锤现象，给水管道和设备带来巨大的压力冲击和损坏。
在石油工程中，油井压力的突然变化也可能引发液锤现象，对油井管道和设备造成破坏。
此外，液锤现象还可以在汽车制动系统、液体输送系统等各种工程中观察到，对系统的稳定性和可靠性产生重大影响。
对液锤现象的解释涉及到流体力学和压力传导等相关知识。
通过对液体的流动特性进行分析，可以建立液锤现象的数学模型，从而预测和控制液锤现象。
在工程实践中，采取一些措施，如安装缓冲器、阻尼器或减压阀，可以有效减轻液锤现象的影响，提高系统的可靠性和安全性。
总之，液锤现象是一种常见而重要的现象，在流体系统中经常出现。
研究液锤现象的定义、原理、实例和影响，对于提高流体系统的设计和运行安全性具有重要意义。
同时，对液锤现象的解释和控制，也是流体力学和工程技术领域研究的热点之一。
1.2 文章结构本文将按照以下结构进行叙述和讨论液锤现象：1. 引言部分将首先对液锤现象进行概述，并介绍本文的目的。
制冷管道中的气锤现象
程有凯 常 琳
(大连水产学院制冷教研室)
摘 要 本文通过对冷库制冷系统管道的事故原因分析,并与水锤现象进行对比,说明了制冷系统回气管道中出现气锤现象的原因,并提出了解决气锤现象的方法。
关键词 制冷 气锤现象 制冷回气管
THE G AS HAMMER PHEN OMEN ON IN REFRIGERATION PIPE
CHEN G Y oukai CHAN G Lin
ABSTRACT The article analyses a accident in return gas pipe of refrigerating system.And it gives the reason of gas hammer phenomenon in contrasts with water hammer phenomenon.In the last it poses solving way.
KE Y WOR DS refrigeration gas hammer phenomenon refrigeration return gas pipe
1 引言
大连某渔业公司冷库在进行改造后,增设了新的速冻间,速冻间采用搁架加顶排管式冻结,流程为串联式。
回气管道为Φ133mm ,距机房约为100m 左右。
工作时蒸发温度大约在-40℃～-50℃,制冷剂为氨,液泵供液,用两台或三台8AS J 17压缩机同时工作。
冷库投产后,在速冻结
束停机以后,回气管道靠近低压循环桶处会发出“咚”、“咚”的几声爆响,爆响声断断续续逐渐减弱,一直能延续二十几分钟。
这种爆响声犹如建筑上用于打桩的气锤声,沉闷而又带有金属音。
该冷库的这种响声,使得在新速冻间投产后的两三个月中靠近机房处的回气管道发生两次断裂事故,断口整齐。
发生断裂后厂方认为是施工单位选材不当,而施工单位认为是管道发生共振引起的断裂,一直没有明确的解释。
应邀考察现场后,对于这种响声现象,我们认为应属于“气锤现象”。
气锤现象在制冷系统中较难见到,造成管路断裂事故就更少见了。
该冷库回气管道两度断裂就是一种典型的气锤现象造成的破坏性事故。
2 气锤现象和水锤现象
对于气锤现象人们很难见到,而对于与之物理意义相似的水锤现象却并不少见。
有不少居民楼
的自来水管道在突然打开时会产生“刚”、“刚”或“突”、“突”、“突”等不同音调和有节奏的响声,这是一种水锤现象。
所谓“水冲击”,又称“水锤”。
给水管道中的水锤现象就是由于管道中存有蒸汽或空气,阀门关闭过快过猛而产生的[1]。
水锤现象的产生是由于水流产生流动后又突然受阻,而后面的水流又具有一定的动能,把动能突然释放出来而产生的冲击。
在产生冲击时如果有可缓冲的空气室存在就可以造成连续而有节奏的响声。
有的水龙头在突然打开时产生的响声除了因为管道中有空气室存在外,水龙头的皮垫硬化松动并且随水锤现象一关一闭,加强了水锤作用,可使响声一直持续很久。
由于自来水管道设计承压较高,水锤产生的力不是很大,一般不会造成破坏,但对于较脆弱的管道,若水锤现象再引发管路共振就可能造成破坏使水管断裂。
我国科技工作者早在20世纪60年代前就利用水锤现象设计生产了水锤泵,用于农业提水灌
溉,对于部分偏僻或经济不发达但具有河(溪)渠等水力资源的山区,水锤泵具有广泛的应用价值[2]。
它是利用有一定落差的水流进入泵中产生水锤现象,压缩空气室中的水,把一部分水泵送到比水源更高的地方进行农田灌溉。
这种泵的最大优点在
于,它是利用水的位能工作而不需要电力或其他能源。
气锤现象的产生与水锤现象相似,也是由于高速流动的流体在突然受阻释放出动能所造成的一种压力冲击。
不同之处在于气体可被压缩,气流的动能又大大小于水,产生明显的气锤现象的机会就较少。
只有在管道足够长,气流夹带液柱运动时才能见到明显的气锤现象。
产生于大连某渔业公司冷库的制冷管道中的响声,刚停机时响声并不明显,而3～5分钟后才开始产生响声,初始声音较重,后来逐渐减弱,这与蒸发器中蒸发过程减弱及管道中的压力回升有关。
该系统的管道中响声是如何产生的?原因分析如下:
速冻结束停机后,由于管道存在坡度,100m 长管道中的液体在3～5分钟后基本上都回到了低压循环桶中,形成一段长长的低压管道,并且长而直。
停机后,搁架中的液体还会吸热蒸发产生气体,由于是串联布置,前面的管道产生液封,当产生的气体积累到一定量和达到一定压力冲开液封时,这个压力就产生一种动能,并带动一段液封的液体在管道中高速流动,在管道中又不断被加速,犹如一匹野马突然脱缰,向前狂奔,在加速流动中动能不断增大,类似长长的枪管,使子弹在其中不断加速一样。
在流动到端头时,管道突然改变方向,气体所夹带的液封突然把动能变成压力能就会产生很大的冲击和响声。
蒸发器中产生的气体不断累积,达到一定压力再次冲破液阻,又会产生一次气锤现象。
这样断断续续的响声一直会持续到管道中压力升高,蒸发器中的蒸发过程减弱为止。
这种气锤现象很像打桩用的气锤,从高处下落不断加速,势能变为动能,在接触桩头时,突然把动能释放变成压力能把桩打入地下的情况。
由于气锤现象产生的压力冲击巨大,造成末段回气管道弯头附近(靠近机房端回气管道)发生断裂就不奇怪了。
我们也可以用一个简单的物理模型来解释:假设有一段很长的水平管道(直径D为0.1m),忽略所有摩擦阻力,有一段小液柱(视为质点)重1kg,它在前后压力差为0.2bar的蒸汽推动下以初速度1m/s运动,求它前进100m后的速度和动能,如果在距它100m处有个挡板,求它对挡板的平均作用力,设作用时间Δt为0.01s。
由动能定理可知E2-E1=ΔP×A×L
即1/2(m×v22)-1/2(m×v12)=ΔP×A×L[3]
将A=1/4(π×D2)代入上式,并由已知条件可得v2=177.2(m/s)
此时动能E2=1/2(m×v22)[3]=15700(J)
根据冲量定理I=F′×Δt=0-m×v2[3]
求出F′=-17720(N)
这个平均作用力F’是很大的,我们可以把它换算成为重为1kg的物块从高空中做自由落体运动的情况,同样我们忽略所有摩擦阻力,假定物块与地面作用时间为0.01s,物块距地面高度为S。
相关公式如下:S=1/2(g×t2),
v=g×t=(2×g×s)1/2
I=F′×Δt=m×v-0[3]
求出S=1602(m)
以上公式中:
E1,E2—为液柱初始和末状态的动能;
ΔP—为液柱前后两端压力差;
A—为管道横截面积;
v1,v2—为液柱始末速度;
F′—为液柱对挡板的平均作用力;
S—为高度;
v—为物块与地面接触时的速度。
由以上计算可知,液柱对挡板的作用力相当于与其质量相同的物块从大约1600米的高空落下时对地面的平均作用力,这个力是相当大的,很有可能会对管路造成破坏。
当然,在实际问题当中,由于液柱要受到管道的摩擦阻力等因素的影响,它对管道的作用力应比计算值要小一些。
类似的气锤现象还会产生在供热高压蒸汽管道中。
总体说来在热力系统中这种现象比较多,当输出的蒸汽与少量的积水相遇时,部分热量被水迅速吸收,使少量蒸汽冷凝成水,体积突然缩小,形成局部真空,引起周围水介质的高速冲击,产生巨大的音响和震动。
另外,在管道内,流水有时被空气和蒸汽阻塞,使水流不能畅通,也会发生冲击音响和震动。
蒸汽管道出现水冲击是最常见的现象,主
要表现为管系上周期性地发生“咚咚”声响且剧烈地抖动,管道穿墙处则墙壁震动、掉灰[1]。
3 避免制冷管道中气锤现象破坏的措施
前面提到的冷库管道由于气锤现象造成管道两次断裂事故,如果不能采取适当的措施加以避免,这种破坏也许还会发生。
由于这种现象和破坏很少发生,又很少有人谈及,下面谈一下我们的看法供参考。
(1)、这种现象产生于长而直的回气管道。
对于制冷系统的设计,应尽量把速冻间等蒸发温度低、耗冷量大的冷间及设备靠近机房布置,避免了回气管道过长,可使气锤现象产生时,由于加速段短,而难以形成破坏。
(2)、产生气锤现象时需要有一定的液塞(液囊),在设计蒸发器回气管道时应避免形成液囊,使蒸发器产生的气体顺利进入回气管道。
蒸发器组之间的连接应并联而不应该串联,串联方式也会形成液囊使气体受阻而产生气锤现象。
(3)、在已产生气锤现象的系统中,在停机后立即向低压循环桶中加压能够防止产生气锤现象,可以采用把高压气体接入低压循环桶加压的方法。
4 结论
大连某渔业公司冷库制冷系统管道产生的响声属于一种“气锤现象”,气锤现象可以造成管道断裂等事故。
在制冷系统回气管路及蒸发器联接的设计上,应避免产生液囊,避免回气管道过长,这样就可以避免产生气锤现象。
对于已产生气锤现象的系统,可以在停机后立即向低压循环桶中加压,这样可以避免产生气锤现象。
参考文献
1 黄生琪,周菊华.热力管系水冲击的分析处理及防范措施.工业安全与环保,2001,(27):28-30. 2 刘英学,陶毅,刘高联.水波泵的流体力学原理与设计计算.流体机械,2003,(31):15-18.
3 金仲辉,梁德余.大学基础物理学.北京:科学出版社,2000年3月第一版.。
