水锤:管道中的流体冲击波
水锤发生在运动的液体被骤然截停时。整根液柱的动量在关闭的阀门后堆积起来,沿管道反射出一道压力波,足以让管壁震响、甚至破裂。
发生的顺序
流动中
→
阀门骤闭
→
波反射
→
压力骤升
水锤发生在运动的液体被骤然截停时。整根液柱的动量在关闭的阀门后堆积起来,沿管道反射出一道压力波,足以让管壁震响、甚至破裂。
它就是流动的液体被骤然截停时产生的巨响与冲击。运动液柱的动量变成压力骤升,管道像被敲响的钟一样震鸣。
从外面你只听到巨响、看到压力表跳动。剖面图能展示运动的液柱、骤然截停,以及穿过液体反向传播的压力波,正是它在猛击管壁。
阀门开启时,整根液柱以一定速度沿管道运动,带有动量。
快关阀几乎在瞬间把下游端的流动截停,阀后的液体来不及逐渐减速。
仍在运动的液体猛地撞上关闭的阀壁。动量挤压液体,阀门后的压力瞬间跃升。
高压不会原地停留:它像弹簧里的压缩一样,以波的形式沿管道向上游传播。正是这道波发出了巨响。
在水箱处压力波反射折回,阀门处的压力于是高低往复,直到衰减。这种反复的撞击会震裂接头、甚至使管道爆裂。
骤然截停运动中的液体。阀门快速关闭时,整根液柱的动量无处释放,阀后的压力跃升,并把一道压力波送入管道。
因为压力波像锤击一样撞击管壁,发出巨响和可以经由管路感觉到的震击。
缓慢关闭阀门,加装调压腔或蓄能器吸收能量,使用关断较慢的阀门,并保持适中的流速。空气腔能给骤升的压力一个去处。
能。压力峰值可高达工作压力的许多倍,足以震裂接头、撑裂管道、损坏管件,在装有快关阀的长管路中尤其如此。
压力波沿管道上传,在水箱处反射后返回,于是来回弹跳。每次往返都衰减一点,直到被摩擦耗散为止。