阀门水击压力估算:
1、直接水击:
若阀门关闭时间Tz<2L/a,那么最早发出的水击波的反射波回到阀门以前,阀门已全关闭,此时阀门处的水击压强和阀门在瞬时关闭相同,称为直接水击。水击波的传播速度a一般远大于管内流速v0, 因此:△P=ρa(v0-v);如阀门瞬时完全关闭,v=0,则水击压强的最大值为:△P=ρav0
。式中△P为水击压强,Pa;v0为水击前管道中平均流速,m/s。
2、间接水击:
如果阀门关闭时间Tz>2L/a,则开始关闭时发出的水击波的反射波,在阀门尚未关闭前,已越过阀门断面,随即变为负的水击波向管道进口传播,由于负水击压强和阀门继续关闭所产生的正水击压强相叠加,使阀门处最大水击压强小于直接水击压强,这种情况的水击称为间接水击,间接水击与水击波传播速度无关。
式中T为水击波相长,T=2L/a;Tz为阀门关闭时间。
3、水击波传播速度:
直接水击压强与水击波的传播速度成正比,因此,计算直接水击压强需要知道水击波传播速度a0。考虑水的压缩性和管壁的弹性变形,水击波传播速度公式如下:
式中a0为水中声波的传播速度,水温10℃左右,压强 0.1~2.5MPa,a0=1435m/s;E0为水的弹性模量,E0=2.04 × 105N/cm³;E为管壁弹性模量,N/cm²;d为管道直径,cm;δ为管壁厚度,cm。