Гидроудар

напорном трубопроводе при внезапном торможении потока рабочей жидкости.
Этот процесс

Гидравлический удар чаще всего возникает при резком открытии или закрытии крана или другого устройства управления потоком.

Пусть в конце трубы, по которой движется жидкость со скоростью V0, произведено мгновенное закрытие крана

При этом скорость частиц, натолкнувшихся на кран, будет погашена, а их кинетическая энергия перейдет в работу деформации стенок трубы и жидкости.

с увеличением давления на величину ΔPуд, которое называется ударным.
Область

Когда ударная волна переместится до резервуара, жидкость окажется остановленной и сжатой во всей трубе, а стенки трубы - растянутыми. Ударное повышение давления распространится на всю длину трубы

Далее под действием перепада давления ΔPуд частицы жидкости устремятся из трубы в резервуар, причем это течение начнется с сечения, непосредственно прилегающего к резервуару. Теперь сечение n-n перемещается обратно к крану с той же скоростью C, оставляя за собой выровненное давление P0.

Жидкость и стенки трубы предполагаются упругими, поэтому они возвращаются к прежнему состоянию, соответствующему давлению P0. Работа деформации полностью переходит в кинетическую энергию, и жидкость в трубе приобретает первоначальную скорость V0, но направленную теперь в противоположную сторону.

в результате возникает отрицательная ударная волна под давлением P0 -

Если давление P0 невелико (P0 < ΔP уд), то картина изменения амплитуды давления получается примерно такая, как показано на рис.

= ρV0c
Данное выражение носит название формулы Жуковского. В нем скорость

где r - радиус трубопровода; E - модуль упругости материала трубы; δ - толщина стенки трубопровода; K - объемный модуль упругости

Если предположить, что труба имеет абсолютно жесткие стенки, т.е. E = ∞, то скорость ударной волны определится из выражения

Для воды эта скорость равна 1435 м/с, для масла 1200 - 1400 м/с.

Для чугунных водопроводных труб при скорости воды 4м/с ΔPуд = 5 МПа.
Обычное давление в трубах 0,6 МПа

внезапным подключением его к источнику высокого давления.
В тупиковом трубопроводе

Р 0 =0 V0 = Р1 / ρc ΔPуд =ρV0c =Р1 P=P1 + ΔPуд=2P1

приемный резервуар,
3 – воздушный колпак,
4 – ударный клапан,
5 – питающий

Частота ударов около 100 в мин.
КПД 0,35 – 0,5

Данные конкретной машины
Диаметр трубы -- 74 мм, длина -- 15м, h=6м, Н=60м, Q=242 л/мин, q= 16 л/мин