12 Гидравлический удар

12.1 Определить повышение напора при гидравлическом ударе в стальном трубопроводе диаметром D=0,15 м при расходе Q=0,01 м³/с и времени закрытия задвижки tз1=6 с и tз2=2 с. Толщина стенки трубы δ=5,5 мм. Длина трубы l=1500 м.

Ответ: ΔН=69,7 м, ΔН1=87,2 м.


12.2 (Вариант 44) Определить время закрытия задвижки, установленной на свободном конце стального водопровода диаметром d, длиной l с толщиной стенки δ, при условии, чтобы максимальное повышение давления в водопроводе было в три раза меньше, чем при мгновенном закрытии задвижки. Через сколько времени после мгновенного закрытия задвижки повышение давления распространиться до сечения, находящегося на расстоянии Δl=0,7l от задвижки? К=2,03·106 кПа — модуль упругости жидкости; Е=196·106 кПа — модуль упругости материала стенок трубопровода.

Таблица 1

d, ммl, мδ, м
19518037,8

Ответ: Тз=0,951 с, Т0,7=0,993 с.

Варианты задачи: 56, 33, 97, 05.


12.3 Определить время закрытия задвижки, установленной на свободном конце стального водопровода диаметром d, длиной l с толщиной стенки δ, при условии, чтобы максимальное повышение давления в водопроводе было в три раза меньше, чем при мгновенном закрытии задвижки. Через сколько времени после мгновенного закрытия задвижки повышение давления распространиться до сечения, находящегося на расстоянии Δl=0,7l от задвижки?

Таблица 1

Вариантd, ммl, мδ, мм
05020006

Ответ: Тз=1,312 с, Т0,7=1,023 с.

Варианты задачи: 4.


12.4 Вода в количестве Q перекачивается по чугунной трубе диа­метром d, длиной l с толщиной стенки δ. Свободный конец трубы снаб­жен затвором. Определить время закрытия затвора при условии, чтобы повышение давления в трубе вследствие гидравлического удара не превышало Δр=1 МПа. Как повысится давление при мгновенном закрытии затвора?

Таблица 2 — Исходные данные

ВариантQ, м3/минd, ммl, мδ, мм
10,3525012007

Ответ: t=0,14 с, Δр=0,016 МПа.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.


12.5 Определить необходимую толщину стенок прорезиненных рукавов диаметром d, чтобы напряжение в них при мгновенном перекрытии не превышало G=25·105 Па. Начальное давление р0=1,5·105 Па, количество рукавов n=5, расход воды Q. Скорость распространения ударной волны принять 100 м/c. Рассчитать фазу удара.

Таблица 3 — Исходные данные

Вариантd, ммQ, м3/c
2660,005

Ответ: δ=16 мм, τф=0,3 с.


12.6 Вода в количестве Q=0,111 м³/c перекачивается центробежным насосом по стальному трубопроводу диаметром d=0,25 м длиной l=1500 м, толщиной стенки δ=4 мм. Определить минимально допустимое время закрытия задвижки, чтобы повышение давления вследствие гидравлического удара не превышало Δр=981 кПа. Модуль упругости стенок трубы ЕТ=2·1011 Па и воды Еж=2·109 Па.

Ответ: Тз=6,9 с.


12.7 (Вариант 1) Горизонтальная труба служит для отвода жидкости Ж в количестве Q из большого открытого бака (рис.15). Свободный конец трубы снабжен краном. Определить ударное повышение давления в трубе перед краном, если диаметр трубы d, длина l, толщина стенки δ, материал стенки – сталь. Кран закрывается за время tзак по закону, обеспечивающему линейное уменьшение скорости жидкости в трубе перед краном в функции времени.Горизонтальная труба служит для отвода жидкости Ж в количестве Q из большого открытого бака (рис.15). Свободный конец трубы снабжен краном. Определить ударное повышение давления в трубе перед краном, если диаметр трубы d, длина l, толщина стенки δ, материал стенки – сталь. Кран закрывается за время tзак по закону, обеспечивающему линейное уменьшение скорости жидкости в трубе перед краном в функции времени.

Таблица 2 — Исходные данные

ЖQ, л/cd, ммl, мδ, ммtзак, с
Бензин0,2162020,5

Ответ: Δр=0,004 МПа.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0


12.8 (Вариант 3) Определить ударное и полное значение избыточного давления в трубопроводе при внезапном закрытии задвижки. Исходные данные к задаче приведены в табл.92.

Таблица 92

δ, ммd, ммυ, м/cр0, МПаВид
жидкости
Материал трубы
5,51251,91,5КеросинЧугун черн.

Ответ: Δруд=1,9 МПа, р=3,4 МПа.


12.9 Произвести проверку на прочность стальной трубы диаметром d=200 мм, в которой возможен прямой гидравлический удар. Толщина стенок трубы δ=4 мм, допускаемое напряжение на растяжение [σ=140 МПа], скорость движения воды υ0=5 м/c, давление до удара р0=0,25 МПа.

Ответ: прочность трубопровода недостаточна.


12.10 Определить время закрытия задвижки, установленной на свободном конце стального водопровода диаметром d, длиной l с толщиной стенки δ, при условии, чтобы максимальное повышение давления в водопроводе было в три раза меньше, чем при мгновенном закрытии задвижки. Через сколько времени после мгновенного закрытия задвижки повышение давления распространиться до сечения, находящегося на расстоянии Δl=0,7l от задвижки?

Таблица 5 

Вариантd, ммl, мδ, мм
815018009

Ответ: Тз=0,912 с, Т0,7l=0,957 с.

Варианты задачи: 2.