Qu'est-ce qu'un choc hydraulique? Causes de choc hydraulique dans les tuyaux

Choc hydraulique dans les pipelines représentele saut de pression instantané. La goutte est associée à un changement brusque de la vitesse du flux d'eau. En outre, nous apprenons plus en détail comment un choc hydraulique se produit dans les pipelines.

L'erreur principale

Considéré à tort comme un choc hydrauliquele résultat du remplissage du liquide dans l'espace du piston dans le moteur de la configuration correspondante (piston). En conséquence, le piston n'atteint pas le point mort et commence à presser l'eau. Ceci, à son tour, conduit à une panne de moteur. En particulier, à la rupture de la tige ou bielle, la rupture des goujons dans la culasse, la rupture des joints.

Classification

Conformément à la direction du saut de pression, le choc hydraulique peut être:

• Positif Dans ce cas, l'augmentation de la pression se produit en raison d'un virage serré sur la pompe ou de l'arrêt du tuyau.
• Négatif Dans ce cas, nous parlons de la perte de charge due à l'ouverture de l'amortisseur ou de la pompe.

En fonction du temps de propagation de l'onde et de la période de chevauchement de la vanne (ou d'autres vannes d'arrêt) au cours de laquelle un choc hydraulique a été généré dans les conduites, elle est divisée en:

• Direct (complet).
• Indirect (incomplet).

Dans le premier cas, le front de la vague forméese déplace dans la direction opposée à la direction d'origine du flux d'eau. Le mouvement ultérieur dépendra des éléments de la canalisation, qui sont situés avant la vanne fermée. Il est probable que le front de la vague passera à plusieurs reprises en direction directe et inverse. Avec un impact hydraulique incomplet, le flux peut non seulement commencer à se déplacer de l'autre côté, mais également passer partiellement à travers la vanne s'il n'est pas fermé à la fin.

Conséquences

Le plus dangereux est positifchoc hydraulique dans le système de chauffage ou l'approvisionnement en eau. Si la chute de pression est trop élevée, la ligne peut être endommagée. En particulier, des fissures longitudinales apparaissent sur les tuyaux, ce qui conduit ensuite à une rupture, une rupture de l'étanchéité dans les vannes d'arrêt. En raison de ces défaillances, l'équipement d'alimentation en eau commence à défaillir: les échangeurs de chaleur, les pompes. À cet égard, un choc hydraulique doit être évité ou réduit sa résistance. La pression de l'eau devient maximale pendant le freinage de l'écoulement lorsque toute l'énergie cinétique est transférée au travail d'étirement des parois de la conduite principale et de compression de la colonne de liquide.

Recherche

Expérimentalement et théoriquement étudié le phénomène dans1899. Nikolaï Joukovski. Le chercheur a identifié les causes du choc hydraulique. Le phénomène est dû au fait que pendant la fermeture de la ligne principale, qui est le flux de liquide, ou lorsqu'elle est rapidement fermée (lorsque le canal cul-de-sac est relié à une source d'énergie hydraulique), il se produit un changement brusque de pression et de vitesse. Ce n'est pas simultanément le long du pipeline entier. Si dans ce cas, pour faire certaines mesures, il peut être révélé que le changement de vitesse se produit dans la direction et l'ampleur, et la pression - à la fois dans le sens de la diminution, et l'augmentation par rapport à l'initiale. Tout cela signifie que le processus oscillatoire a lieu dans la ligne principale. Il est caractérisé par une diminution périodique et une augmentation de la pression. L'ensemble de ce processus est caractérisé par un caractère transitoire et est causé par des déformations élastiques du liquide lui-même et des parois du tube. Joukovski a prouvé que la vitesse de propagation de l'onde est directement proportionnelle à la compressibilité de l'eau. La valeur de la déformation des parois de la conduite est également importante. Il est déterminé par le module d'élasticité du matériau. La vitesse de l'onde dépend du diamètre de la canalisation. Un saut de pression brutal ne peut pas se produire dans une ligne remplie de gaz, car il se comprime assez facilement.

Flux de processus

Dans un système d'approvisionnement en eau autonome, par exempleune pompe de fond de trou peut être utilisée pour créer une pression dans la ligne principale. Un choc hydraulique se produit lorsqu'un arrêt soudain de la consommation de liquide - lorsque la grue est fermée. Le cours d'eau qui a fait le trafic le long de l'autoroute est incapable de s'arrêter instantanément. Le pilier d'inertie liquide coupe dans l'eau "l'extrémité morte", qui s'est formée quand la grue a été fermée. Du relais de choc hydraulique dans ce cas ne aide pas. Il réagit simplement au saut en fermant la pompe après la fermeture du robinet et la pression dépasse la valeur maximale. L'arrêt, comme l'arrêt du débit d'eau, n'est pas instantané.

Exemples

Vous pouvez considérer un pipeline avec une constantela pression et la circulation du liquide avec un caractère permanent, dans lequel la soupape fermée est brusquement ou soudainement bloqué valve. Le système de puits d'eau, généralement un choc hydraulique se produit dans le cas où l'élément de porte arrière est situé plus haut que le niveau d'eau statique (9 mètres ou plus), ou des fuites, tandis que ce qui suit est la vanne étant à pression supérieure. Dans les deux cas, une décharge partielle se produit. Au prochain démarrage de la pompe, l'eau à haute vitesse remplira le vide. Le fluide frappe la soupape de retenue fermée et le débit au-dessus, provoquant saut de pression. En conséquence, un choc hydrostatique se produit. Il contribue non seulement à la formation de fissures et à la destruction des composés. En cas de saut de pression ou d'un moteur de la pompe endommagée (et parfois les deux éléments immédiatement). Un tel phénomène peut se produire au niveau du système d'entraînement hydraulique volumétrique lorsque la soupape à tiroir cylindrique est utilisé. Lorsque la bobine est fermée par l'un des canaux d'injection de fluide, les processus décrits ci-dessus se produisent.

Protection contre les chocs hydrauliques

La force du saut dépendra de la vitesse d'écoulement jusqu'àet après avoir bloqué la route. Le plus intense du mouvement, le plus fort de l'impact lors d'un arrêt soudain. La vitesse du flux lui-même dépendra du diamètre de la ligne principale. Plus la section est grande, plus le mouvement du liquide est faible. On peut conclure de cela que l'utilisation de grandes canalisations réduit la probabilité d'un coup de bélier ou l'affaiblit. Une autre façon consiste à augmenter la durée du chevauchement de la conduite d'eau ou de la pompe. Pour le chevauchement progressif de la conduite, des éléments d'arrêt de type portail sont utilisés. Spécialement pour les pompes, des kits de démarrage progressif sont utilisés. Ils permettent non seulement d'éviter les coups de bélier lors de la mise en marche, mais aussi d'augmenter significativement la durée de vie de la pompe.

Compensateurs

La troisième option implique l'utilisation dedispositif d'amortissement. C'est un vase d'expansion à membrane, capable de "tremper" les sauts de pression qui en résultent. Les compensateurs hydrauliques de marteau fonctionnent selon un certain principe. Il consiste dans le fait que dans le processus d'augmentation de la pression, le piston déplace le liquide et comprime l'élément élastique (ressort ou air). En conséquence, le processus de choc est transformé en un processus oscillatoire. En raison de la dissipation de l'énergie, celle-ci se dégrade assez rapidement sans augmentation significative de la pression. Le compensateur est utilisé dans la ligne de remplissage. Il est chargé d'air comprimé à une pression de 0,8-1,0 MPa. Le calcul est effectué approximativement, en fonction des conditions d'absorption de l'énergie de la colonne d'eau en mouvement du réservoir de remplissage ou de l'accumulateur au compensateur.