Изучение нестационарных гидрогазодинамических процессов в трубопроводных системах

Объектом исследования являются гидравлический и газодинамический удар в простых трубопроводах при внезапной остановке теплоносителя.

Явления гидравлического и газодинамического ударов достаточно распространены в трубопроводных системах. Например, часто перед ГРП и ВРП устанавливаются автоматические запорные клапаны, резкое срабатывание которых приводит к возникновению переходных процессов. Зачастую это приводит к разрушению трубопроводов или выходу из строя оборудования. Поэтому изучение этих явлений и методов борьбы с ними является актуальным.

Цель работы - изучение зависимости динамики распространения явления гидравлического удара в трубопроводе от изменения различных параметров и сравнение её с газодинамическим ударом.
Задачи:
Изучить физическую картину процессов гидро- и газоудара;
Рассчитать зависимость повышения давления от различных характеристик и построить графики;
Проанализировать полученные графические зависимости;
Рассмотреть методы борьбы с гидро- и газоударом и применение гидроудара на практике.

Зависимость ударного давления от скорости движения теплоносителя

Зависимость ударного давления от диаметра трубопровода

Величина ударного давления для разных жидкостей (Па)

Приведённое уравнение Бернулли для реального сжимаемого газа
Уравнение Бернулли для сжимаемого газа
Схема простого трубопровода для применения уравнения Бернулли

Изменение давления в различных частях трубопровода

Последствия гидроудара

Гидравлический таран

Современные гидроударные устройства

Физические картины процессов гидро- и газоудара схожи и представляют собой затухающий колебательный процесс изменения давления по длине трубопровода.
Мы составили расчетную схему в среде Excel, зависимости для гидроудара и построили графики.
Из полученных графических зависимостей можно сделать выводы, что величина ударного давления при гидроударе линейно возрастает с увеличением скорости и падает с увеличением диаметра трубопровода. Так же величина ударного давления зависит от плотности жидкости.
Повышение давления при гидроударе достигает больших значений (десятки атмосфер). При газодинамическом ударе увеличение давления незначительно, и при дозвуковых скоростях не превышает 10% от стационарного.
Для борьбы с гидроударом высокую эффективность имеют такие методы, как: снижение скорости движения, увеличение диаметра трубопровода, установка демпфирующих устройств, а так же плавное закрытие задвижки. Так как газодинамический удар не несет угрозы, мероприятий для борьбы с ним не требуется.
Явление гидроудара получило свое применение на практике в таком устройстве как гидротаран.
Выводы