水錘效應

水錘效應

“水錘效應”(Water hammereffect)是指在水管內部,管內壁光滑,水流動自如。當打開的閥門突然關閉,水流對閥門及管壁,主要是閥門會產生一個壓力。由於管壁光滑,後續水流在慣性的作用下,迅速達到最大,並產生破壞作用,這就是水利學當中的“水錘效應”,也就是正水錘。在水利管道建設中都要考慮這一因素。相反,關閉的閥門在突然打開後,也會產生水錘,叫負水錘,也有一定的破壞力,但沒有前者大。

水錘的定義

水錘效應

Water hammereffect

水錘水錘

水錘是在突然停電或者在閥門關閉太快時,由於壓力水流的慣性,產生水流衝擊波,就象錘子敲打一樣,所以叫水錘。水流衝擊波來回產生的力,有時會很大,從而破壞閥門和水泵。

電動水泵全電壓起動時,在不到1s的時間內,即可從靜止狀態加速到額定轉速,管道內的流量則從零增加到額定流量。由於流體具有動量和一定程度的可壓縮性,所以,流量的急劇變化將在管道內引起壓強過壓或過低的衝擊,以及出現“空化”現象。 壓力的衝擊將使管壁受力而產生噪聲,猶如錘子敲擊管子一般,稱為“水錘效應”。

水錘效應只和水本身的慣性有關係,和水泵沒有關係。

水錘效應的危害與消除

危害

水錘效應有極大的破壞性:壓強過高,將引起管子的破裂,反之,壓強過低又會導致管子的癟塌,還會損壞閥門和固定件。

當切斷電源而停機時,泵水系統的勢能將克服電動機的慣性而命令系統急劇地停止,這也同樣會引起壓力的衝擊和水錘效應。

為了消除水錘效應的嚴重後果,在管路中需要受到一系列緩衝措施和設備。

水錘消除器

水錘消除器能在無需阻止流體流動的情況下,有效地消除各類流體在傳輸系統可能產生的水外錘和浪涌發生的不規則水擊波震盪,從而達到消除具有破壞性的衝擊波,起到保護之目的。

水錘消除器的內部有一密閉的容氣腔,下端為一活塞,當衝擊波傳入水錘消除器時,水擊波作用於活塞上,活塞將往容氣腔方向運動。活塞運動的行程與容氣腔內的氣體壓力、水擊波大小有關,活塞在一定壓力的氣體和不規則水擊雙重作用下,做上下運動,形成一個動態的平衡,這樣就有效地消除了不規則的水擊波震盪。

水錘效應的利用

水錘泵站是利用水錘壓力提水的泵站,適用於山區小流量高揚程供水,由水錘泵及相應的水工建築物組成,為山區微型水力提灌泵站的一種新型式,通常也簡稱它為新式微型水力站或水力站。水錘泵站可分為直流水錘泵站和交流水錘泵站兩大類型。目前大多數水錘泵站可歸類為直流水錘泵站。直流水錘泵站由微水力源、進水池、動力進水鋼管(長管路)、控制閥門、直流水錘泵、揚水管、儲用大池等組成。

直流水錘泵是一種液壓水錘泵,直接採用水錘效套用來開發水的落差進行揚水的水力機械,其最大特點是不需要專門的動力機,不需要燃料和電力,在有適當落差水頭的情況下可連續地運轉揚水。

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