水击现象
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水击的名词解释水击是指在液体管道中由于突然关闭阀门、快速关泵或其他原因引起的水流的冲击现象。
水击通常伴随着巨大的压力波、噪声以及可能的管道破裂或设备损坏。
这一现象不仅常见于日常生活中的供水系统和给水排水工程,也在许多工业领域中发生。
水击的发生原因可以从物理和工程角度来解释。
当液体管道中的流动状态发生突变时,液体的动能会突然丧失,产生超压现象,导致水击发生。
水击的原因包括管道突然关闭、泵的快速关停、闸阀闸板突然关闭、水流速度突变等。
水击现象并非仅仅是水管爆裂或水龙头噪声大的表面问题。
它也可能给管道系统带来许多隐藏的问题,如管道的振动和应力集中,设备的磨损和损坏等。
特别是对柔性管道而言,由于其较低的刚度,更容易受到水击的影响,因此在工程设计和运行中需要特别注意。
在日常生活中,我们常常会遇到水击现象。
当我们在家中使用水龙头,突然关闭水流,就会听到明显的噪音,这就是由于水击效应导致的。
同样,在供水系统中,当阀门关闭速度过快时,也会产生水击现象。
这不仅会给管道系统带来噪声问题,还可能对管道和水泵等设备造成损坏。
工程领域中,水击问题更加复杂且严重。
例如,在一座大型水电站中,当发电机组突然停机,液压系统急速关闭时,就会产生严重的水击现象。
这不仅可能损坏供水系统中的各种设备,还可能对整个水电站的运行安全造成威胁。
为了解决水击问题,工程师们采取了一系列的措施。
其中包括增加管道的刚度和强度,安装减压泄水装置,调整闸阀关闭速度,使用液压缓冲器等。
这些方法可以减缓或消除水击现象,并保护管道系统和设备的安全运行。
此外,研究水击现象对于改进水力学理论和工程实践也具有重要意义。
通过深入研究水击的发生机理和规律,可以优化管道系统的设计和运行方案,提高水力设备的工作效率,减少能源消耗和环境污染。
总之,水击是一种由于液体流动突变引起的冲击现象,它在日常生活和工程实践中都非常常见。
水击不仅会产生噪声和管道破裂等问题,还可能对工程设备带来隐藏的损害。
水击:又名水锤,在有压管道系统中,由于某一管路元件工作状态的改变,使液体流速发生急剧变化,同时引起管内液体压强大幅度波动的现象。
它是有压管道非恒定流问题中的一种。
管道中任一段面的流速、压强、液体的密度及管道直径,不仅与空间位置而且与时间有关。
它可能导致管道系统强烈震动、噪声和空蚀,甚至使管道严重变形或爆裂。
管道系统中阀门的急剧关闭及开启、水泵突然停机,以及在水电站运行过程中,由于电力系统负荷的改变而迅速启闭导水叶或闸阀等,都会产生水击。
具体到蒸汽管道,主蒸汽管道内疏水不彻底,残存有少量凝结水,高温蒸汽遇冷凝结,体积缩小,产生局部真空,水滴高速冲向真空区域,从而产生水击。
还有疏水管道内压力小于冷凝水的饱和压力造成了二次汽化,也是水击的原因。
解决的措施:1.按规程进行通汽操作,暖管之前打开疏水阀疏水,特别注意要缓慢开启阀门。
2.保持正常的疏水,及时排除冷凝水,避免汽水共存而发生水击。
3.稍微提高冷凝管操作压力,避免二次汽化。
水击water hammer有压管道中,液体流速发生急剧变化所引起的压强大幅度波动的现象。
管道系统中闸门急剧启闭,输水管水泵突然停机,水轮机启闭导水叶,室内卫生用具关闭水龙头,都会产生水击。
水击可导致管道系统的强烈震动,间接水击的计算需要知道流速随时间变化的关系,产生噪声和气穴。
掌握水击压强的变化规律对输水管道的设计,对消减水击的破坏作用,有很大的实际意义。
水击的基本问题是最大压强的计算,最大压强一般出现在发射波断面(如阀门处)。
水锤water hammer又称水击。
水(或其他液体)输送过程中,由于阀门突然开启或关闭、水泵突然停车、骤然启闭导叶等原因,使流速发生突然变化,同时压强产生大幅度波动的现象。
水锤效应是一种形象的说法.它是指给水泵在起动和停车时,水流冲击管道,产生的一种严重水击。
由于在水管内部,管内壁是光滑的,水流动自如。
当打开的阀门突然关闭或给水泵停车,水流对阀门及管壁,主要是阀门或泵会产生一个压力。
管道的水击现象及其防护水击现象是指由于管道中液体的突然阻塞或急剧减速引起的压力冲击现象。
水击现象不仅会对管道系统造成严重损坏,还可能对设备和人员安全造成威胁。
因此,了解水击现象的成因以及采取适当的防护措施是非常重要的。
一、水击现象的成因水击现象的成因主要有以下几个方面:1. 管道突然关闭或开启:当管道中的液体在流动中突然关闭或开启时,液体的动能会突然减小或增大,导致液体产生压力冲击,产生水击现象。
2. 泵站操作不当:在泵站操作中,若启动或停止泵的方式不合理,会导致液体流量突然改变,引发水击现象。
3. 变频控制系统故障:变频控制系统主要用于调节管道流量。
若系统出现故障,可能导致流量突变,引发水击现象。
二、水击现象的危害水击现象对管道系统以及相关设备和人员安全造成的危害是非常严重的。
下面是水击现象可能引发的一些危害情况:1. 管道破裂:由于水击现象产生的高压冲击力可能使管道发生破裂,导致液体泄漏,造成生产中断和环境污染。
2. 设备损坏:水击现象会对泵站及与之相连的设备产生不良影响,可能导致设备损坏、故障或提前寿命。
3. 人员伤亡:在水击现象发生的环境下,对人员安全构成威胁。
例如,当管道破裂时,喷出的高压液体可能对工作人员造成伤害甚至生命危险。
三、水击现象的防护措施为了避免或减少水击现象的发生,可以采取以下一些常见的防护措施:1. 安装减压阀或消声器:减压阀或消声器可以有效地减少管道中的冲击压力,降低水击现象的发生概率。
2. 慢启动系统:在启动泵站时,可以采用慢启动系统,使液体流量逐渐增加,避免突然的流量改变,减少水击风险。
3. 控制管道中的气体含量:管道中存在过多气体会增加水击现象的发生概率。
因此,保持管道中的气体含量在合理范围内,可以有效地预防水击现象。
4. 加装吸水阀:吸水阀可以防止液体回流,避免液体突然停止流动引发的水击现象。
5. 定期检查和维护管道系统:定期检查和维护管道系统,包括泵站、阀门、管道等,可以及时发现潜在问题并采取相应的修复措施,预防水击现象的发生。
水击现象名词解释水击现象名词解释:一般来说,液体都具有粘滞性,同时它们在其中的运动还伴随着类似气泡上升时所产生的剪应力的粘性剪切力的作用。
因此当液体或气体运动时,若其速度比相邻物体的速度大,就会使其周围的空气受到压缩,并产生负压,这种现象称为水击。
通常把在弹性介质中受到超过介质强度下限的外力作用时,所产生的压缩现象称为高压弹性效应,而把在非弹性介质中受到外力作用时,所产生的压缩现象称为高压液化效应。
水击现象发生在粘滞性液体或固体的表面,但在真空或高压条件下也会发生,在机械加工和冶金过程中,液体或固体物料都会遇到水击现象。
造成液体或固体材料在表面上形成水击的原因很多,主要有:(1)毛细管吸附水击例如,水龙头在开启的瞬间由于温差变化而使水产生毛细管作用,由此而产生大量的水珠,在冷热的交替之中就形成了水击现象。
另外,像蒸汽机等设备,为了增大输出功率,往往在蒸汽管道中引入一些较粗的管子,称为“蛇管”,蒸汽在进入蛇管时,也会因摩擦产生大量的水滴,最终形成水击现象。
(2)外部压力水击液体在密闭的容器里或者是充满液体的真空容器里,当受到外部的压力,即静压力或者负压力作用时,液体会产生水击现象。
例如,在海底打井时,若不对井底的情况进行考察,而贸然下钻,就可能导致发生水击现象,使钻井无法继续进行。
(3)电离水击3)边界层的流动当液体从层状介质内部渗出时,在边界层处往往会发生剧烈的流动,这样就可能在边界层上形成水击现象。
例如,在地下采油过程中,如果注水不够均匀,那么在地层边缘的地方就有可能形成高压区,使边界层上移,从而形成水击现象,从而影响注水。
(4)电化学水击当水溶液中的各个离子不断生成和消失时,也会产生水击现象,例如,在电镀过程中,水溶液中的氢离子不断生成和消失,就会在阴极上形成电流,从而在阳极上产生氢气,这就是电化学水击现象。
(5)扩散水击当气泡向前运动时,如果受到流体的阻碍,这些气泡将被迫改变自己位置、减慢甚至停止膨胀;与此同时,已经达到平衡后正好稳定存在起伏波浪式振荡的小室壁又重新恢复活跃的激励源—微型涡旋(微团)。
1 水击及其危害水击是压力管道中一种重要的非恒定流。
当压力管道中的流速因外界原因而发生急剧变化时,引起液体内部压强迅速交替升降的现象,这种交替升降的压强作用在管壁、阀门或其他管路元件上好像锤击一样,称为水击。
水击引发的压强的升高或降低,有时会达到很大的数值,处理不当将导致管道系统发生强烈的震动,引起管道严重变形甚至爆裂。
因此,在压力管道引水系统的设计中,必须进行水击压力计算,并研究防止和削弱水击作用的措施。
2 水击压力防护措施为确保管道安全运行,除在设计中慎重考虑外,更应加强管理,制定和遵守严格操作规程。
水击压力计算公式表明:影响水击压力的主要因素有阀门起闭时间、管道长度和管内流速,因此,可针对以上因素在管道工程设计和运行管理中采取以下措施来避免和减小水击危害。
(1)操作运行中应缓慢启闭闸门以延长闸门启闭时间,从而避免产生直接水击并可降低间接水击压力。
(2)由于水击压力与管内流速成正比,因此在设计中应控制管内流速不超过最大流速限制范围。
但有时管道中的流量是一定的,管径一般由动能经济计算确定,减小流速意味着加大管径。
用减小流速的办法降低水击压强,往往是不经济的,一般并不采用。
但在一定的条件下,例如适当的加大管径可以免设调压井时,采用这一措施可能是合理的。
(3)由于水击压力与管道长度成正比,因此在设计中可隔一定距离设置具有自由水面的调压井或安装安全阀和进排气阀,以缩短管道计算长度并消减水击压力。
减压阀适用于引水管道较长和不担任调频任务的中小型水电站是比较经济的。
但由于减压阀在电站机组增加负荷时不起作用,不能改善电站运行的稳定性,电站在变动小负荷(机组额定出力15%以下)时减压阀不动作,因而恶化了机组的速动性,这种一般采用调压井减小水击压强。
水击压头H=a•△V/g= a•(V0-V)/g其中:V0-水击前的流速,米/秒V-水击后的流速,米/秒g-重力加速度,米/秒2a-水击波传播速度,米/秒,与管径、壁厚、管道材质、管道弹性模量、介质密度、介质的体积弹性系数、管道的固定情况有关可见,对输送某种介质的某条管道,水击压头的大小与水击时管道流速的变化量成正比(注意流速应有方向性,假设某方向为正,即反方向应为负)第四节输油管道中的水击一、水击产生的原因及其危害水击现象,是指在压力管路中,由于某种原因而引起流速变化时,引起的管内压力的突然变化。
原因:1)送汽前未进行暖管和疏水;2)送汽时主汽阀开得过快、过大;3)锅炉负荷增加过急或发生满水,汽水共腾等事故,蒸汽大量带水处理方法:1)开启管道上的疏水阀,进行疏水;2)锅炉水位不要过高,维持正常水位;3)加强水处理工作,保证给水和锅水质量,避免发生汽水共腾以下几种情况蒸汽管道水击现象比较普遍:(1)蒸汽管道由冷态备用状态投入运行,因进汽阀门开启过快或过大致使管道暖管不足;或是管道疏水未开启及疏水管堵塞时,管道比较容易发生水击。
(2)汽轮机或锅炉负荷增加速度过快,或是锅炉汽包发生满水、汽水共腾等事故,使蒸汽带水进入管道。
(3)运行的蒸汽管道停运后相应疏水没有及时开启或开度不足,在相关联的进汽阀门未关闭严密情况下,漏入停运管道内的蒸汽逐渐冷却为水并积聚在管道中,在一定时间后,管道将发生水击。
蒸汽管道发生上列水击现象时,主要的征象一是管道系统发生振动,管道本体、支(吊)架及管道穿墙处均有振动,水击越强烈振动也越强烈;二是管道内发出刺耳的声响,但不同情况下的水击时发出的声响各有特点,如投运时暖管或疏水不足的管道多阶段性地发出“咚咚”的声响;而蒸汽带水进入管道则多发出类似空袭警报声的连续啸叫声;停运后的蒸汽管道如前述发生水击时多阶段性的发出如金属敲击般的尖锐声响。
第三种征象是蒸汽带水进入管道时,在管道的法兰结合处易发生冒汽现象,水击严重时,法兰垫被冲坏致使大量漏汽。
蒸汽管道水击的防范与处理发生过多次水冲击的管道,常出现支吊架松脱焊口泄漏等故障,因此,在热力管道设计规程中明确规定,对于不经常流通的管道死端,以及管段的低位点,均应考虑设置疏水阀、疏水管。
虽然从管道的设计安装时就充分考虑防范发生管道水击的可能,但实际运行中,因种种原因仍比较容易遇到前述的各种水击现象,所以在实际遇到时应采取相应的处理处理方法及防范措施:(1)在管道投运时发生水击,可关小或关闭进汽阀以控制适当的暖管速度,并及时开启蒸汽管道疏水阀,若疏水管堵塞,手摸裸露处不烫手,则反复敲打,必要时更换。
水击现象
水击是有压管道中的非恒定流现象。
当有压管道中的伐门突然开启、关闭或水泵因故突然停止工作,使水流流速急剧变化,引起管内压强发生大幅度交替升降。
这种变化以一定的速度向上游或下游传播,并且在边界上发生反射,这种水流现象叫作水击,交替升降的压强称为水击压强。
产生水击现象的原因是由于液体存在惯性和可压缩性。
水击现象的实质上是由于管道内水体流速的改变,导致水体的动量发生急剧改变而引起作用力变化的结果。
水锤是在突然停电或者在阀门关闭太快时,由于压力水流的惯性,产生水流冲击波,就象锤子敲打一样,所以叫水锤。
水流冲击波来回产生的力,有时会很大,从而破坏阀门和水泵。
水锤效应”是指在水管内部,管内壁光滑,水流动自如。
当打开的阀门突然关闭,水流对阀门及管壁,主要是阀门会产生一个压力。
由于管壁光滑,后续水流在惯性的作用下,迅速达到最大,并产生破坏作用,这就是水利学当中的“水锤效应”,也就是正水锤。
在水利管道建设中都要考虑这一因素。
相反,关闭的阀门在突然打开后,也会产生水锤,叫负水锤,也有一定的破坏力,但没有前者大。
电动水泵合电压起动时,在不到1s的时间内,即可从静止状态加速到额定转速,管道内的流量则从零增加到额定流量。
由于流体具有动量和一定程度的可压缩性,所以,流量的急剧变化将在管道内引起压强过压或过低的冲击,以及出现“空化”现象。
压力的冲击将使管壁受力而产生噪声,犹如锤子敲击管子一般,称为“水锤效应”。
水锤效应具有很强的破坏作用,可导致管子的破裂或疮陷、损坏阀门和紧固件。
当切断电源而停机时,泵水系统的势能将克服电动机的惯性而命名系统急剧地停止,这也同样会引起压力的冲击和水锤效应。
为了消除水锤效应的严重后果,在管路中需要受到一系列缓冲措施和设备。
水锤是在突然停电或者在阀门关闭太快时,由于压力水流的惯性,产生水流冲击波,就
象锤子敲打一样,所以叫水锤。
水流冲击波来回产生的力,有时会很大,从而破坏阀门和水泵。
水锤效应”是指在水管内部,管内壁光滑,水流动自如。
当打开的阀门突然关闭,水流
对阀门及管壁,主要是阀门会产生一个压力。
由于管壁光滑,后续水流在惯性的作用下,迅速达到最大,并产生破坏作用,这就是水利学当中的“水锤效应”,也就是正水锤。
在水利管道建设中都要考虑这一因素。
相反,关闭的阀门在突然打开后,也会产生水锤,叫负水锤,也有一定的破坏力,但没有前者大
防止产生直接水锤破坏的措施
1)缩短压力管道的长度;
2)延长阀门关闭的时间;
3)由于水工建筑物布置的条件所限制,当压力管道的长度不能改变,可以在靠近阀门的地方修建调压井,缩小水击压强影响的范围,减小水击压强值
(2)水击波的传播和水击波速
水击是以压力波的形式在有限的管道边界内进行传播和反射的。
水击波的传播分为四个阶段,从伐门突然开启或关闭,使水流流速改变产生水击波,这是水击的第一个阶段,也是直接波。
水击波所到之处,管道内的流速和压强也随之发生变化。
当水击波传播到水库或水池或者回到伐门处,水击波将产生反射,这种反射的水击波称为间接波。
当水击波传播到水库或水池,水击波将发生反射,这种反射波是等值异号反射,即入射的是增压波,反射将减压波,反之亦然。
水击波传播到阀门处将产生等值同号反射,即入射的是增(减)压波,反射的也是增(减)压波。
由于摩擦阻力的作用,水击波在管道内的传播将逐渐衰减,最后达到平衡状态。
水击波在阀门和水库之间往返一次所需的时间,称为一个相长。
往返两次的时间称为一个周期。
式中a为水击波的波速,L为管道的长度。
直接水击:闸门关闭(或开启)的时间T s<T(相长),即从水库反射的减(增)压波尚没有到达阀门处时,阀门已经关闭(开启)完毕,阀门处已达最大(小)水击压强。
间接水击:指闸门关闭(或开启)的时间T s>T(相长),即从水库反射的减(增)压波已到达阀门处,阀门尚未关(开)完毕,使阀门处水击压强不能再升高(降低)到最大(小)。
由于直接水击压强远大于间接水击压强,破坏性较强,在实际工程中应尽可能采取措施,避免产生直接水击破坏。