Исследование гидравлического удара в трубопроводе

Студент: Костин В.В.                                                                                                    Группа: ИМ-361

Лабораторная работа №12

Тема: «Исследование гидравлического удара в трубопроводе».

Цель работы: Определить экспериментальным путём превышение давления в трубопроводе в зависимости от времени закрытия крана, рассчитать скорость распространения упругой волны гидравлического удара, определить напряжение в стенках трубопровода.

Схема установки

ПР – питающий резервуар, в котором поддерживается постоянный уровень воды;

TR – стальной трубопровод, , толщина стенки 3 мм;

– манометры;

МБ – мерный бак.

Общие положения.

Гидравлический удар – это увеличение давления в трубопроводе в следствии резкой остановки движения жидкости.

Причины: закрытие крана на трубопроводе и остановка насоса.

Гидравлический удар может быть прямой и непрямой. Если время закрытия крана меньше фазы гидравлического удара, то удар будет прямой, если больше, то непрямой.

, где – длина трубопровода,

                  Т – фаза гидравлического удара (время, в течении которого ударная волна дважды пройдёт трубопровод),

                  d – скорость распространения ударной волны гидроудара.

 – превышение давления в трубопроводе (Н.Е. Жуковского),

где  – плотность жидкости, ;

– первоначальная скорость движения жидкости, м/с.

Скорость распространения упругой волны гидравлического удара: ,  где к – модуль упругой жидкости, для воды ;

      d – диаметр трубопровода, м;

      – толщина стенки трубы, м;

      Е – модуль упругости стенок трубы, для стальной .

Для воды .

Проведение эксперимента.

Открываем пробковый кран и определяем скорость движения жидкости в трубе по формуле: , где Q – расход жидкости в трубе, ;

                     F – площадь сечения трубы, .

, где V – объём жидкости в мерном баке, .

                     t – время наполнения МБ, сек.

По манометрам М₁ и М₂ определяем первоначальное давление . Затем резко закрываем кран и фиксируем на манометре М₁ давление. Определяем повышение давления в следствии гидравлического удара  .

Определяем скорость распространения упругой волны гидравлического удара по указанной выше формуле.

Определяем превышение давления при гидроударе по формуле Н.Е. Жуковского и сравниваем результаты.

Установить характер удара: прямой или непрямой.

Время закрытия задвижки  , сравнить это время с фазой гидравлического удара Т.

Определить напряжение в стенках трубопровода, по формуле .

№ п/п	Показатели	Единица измерения	1-й	2-й	3-й
1	Давление,	Па	98738	98738	98738
2	Давление,	Па	1863900	1962000	196200
3	Давление,	Па	1863262	1961362	1961362
4	Давление,	Па	1181662	1251172	1181662
5	Объем, V		20	20	20
6	Время, t	с	18	17	18
7	Расход, Q
8	Фаза гидравлического удара, Т	с
9	Скорость распространения упругой волны гидроудара,		1335,751
10	Начальная скорость,		0,8846	0,936	0,8846
11	Время закрытия задвижки,	с
12	Характер удара		прямой
13	Напряжение в стенках трубопровода,