HIỆN TƯỢNG VA ĐẬP THỦY LỰC Môn Cơ học chất lưu NỘI DUNG I KHÁI NIỆM II XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH III.BIỆN PHÁP PHỊNG TRÁNH Va đập thủy lực I KHÁI NIỆM Định nghĩa : Khi thay đổi lưu lượng đột ngột , xuất thay đổi áp suất lớn đường ống ; đe dọa chí đến an tồn hệ thống thiết bị Những tượng gọi va đập thủy lực hay va đập nước * II XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH Chất lưu nén chất lưu có khối lượng riêng thay đổi Vận tốc âm vận tốc lan truyền sóng âm mơi trường truyền âm Nó thay đổi tuỳ thuộc vào môi trường truyền âm điều kiện mơi trường nhiệt độ,.v.v  Trong vật lý, biết rằng, tốc độ âm phụ thuộc vào độ nén chất lưu theo biểu thức tổng quát: (1) (xem chứng minh phần 3.4) p áp suất riêng, mật độ (khối lượng riêng), Modul thể tích độ đo thay đổi thể tích tương đối chất lưu chất thay đổi áp suất , đại diện cho hệ số nén thể tích Như vậy, để thể tích chất lưu thay đổi 100% (tức , viết: (2)    Phương trình chuyển động cho dịng khơng ổn định chất lưu nén qua ống đàn hồi đặt nằm ngang c Phương trình cân phân tố chất lưu nằm tiết diện – 2, có diện tích A độ dày dx là:  Do tốc độ (phụ thuộc khoảng cách thời gian) Nên ta viết:  (5) Ta có : Thay (5)-> (4)  (6) Phương trình chuyển động cho dịng khơng ổn định chất lưu nén qua ống đàn hồi nằm ngang   Đối với phương trình liên tục, viết dạng tổng quát:   Bỏ qua thay đổi khối lượng riêng thay đổi tiết diện A theo khoảng cách x, ta nhận được: - Hay (7)  Hay (8) - Các biểu thức cho thấy, gia số khối lượng chảy vào tiết diện chảy khỏi tiết diện sau Mà thời gian dt làm xuất thay đổi khối lượng chứa thể tích Adx    Cả phương trình (6) (10) định nghĩa tồn chất lưu nén ống đàn hồi  Thay vào (8) (9) Giá trị thay đổi toàn phần áp suất dp viết dạng: hay Cuối cùng, ta có biểu thức  Nếu kết hợp phương trình thay đổi trạng thái phương trình có kể đến thay đổi tiết diện ống theo thay đổi áp suất , xác định tốc độ, áp suất tiết diện (10) thời điểm Phương trình chuyển động cho dịng khơng ổn định chất lưu nén qua ống đàn hồi nằm ngang  Chúng ta đặt tồn biểu thức ngoặc đơn thứ phương trình (10) số K Về đặc tính đại lượng hình dung xem xét ý nghĩa biểu thức ; giá trị tỷ số bình phương tốc độ âm Cịn liên quan đến thay đổi tiết diện ống coi giá trị hiệu chỉnh tốc độ lan truyền chấn động áp suất (nhiễu áp suất) ống đàn hồi Nếu ký hiệu tốc độ sóng va đập thì: (10) thay gần giá trị trung bình khối lượng riêng chất lưu phạm vi cột chất lưu khảo sát  Như (11) M ; Như vậy: tính tốn cho ống có đường kính d chiều dày s sau: Ứng suất vách sinh tăng áp suất là: (12) chu vi , theo định luật Hook có : (13) E : modul đàn hồi vật liệu sản xuất ống độ giãn tương đối - Độ tăng toàn đường kính có độ giãn tương đối giống độ giãn tương đối chu vi: 10  Nên viết: Sự thay đổi tiết diện: Từ đó, ta có Như vậy, tốc độ sóng va đập viết: 11   c A   x • Xét trường hợp đóng van tức có xảy tượng nén • Giả sử áp suất nâng lên theo tỷ lệ thuận , ta có đẳng thức : •m Ax • Hay   • Suy =- 12  Lại có : = = C = - Ta =c= Trong : Giá trị áp suất tăng : khối lượng riêng : tốc độ dòng chảy lúc đầu : vận tốc âm chất lưu Đối với trường hợp va đập tồn phần có xảy tượng biến dạng ống = : tốc độ va đập sóng 13 TỔNG KẾT •   Phương trình chuyển động cho dịng khơng ổn định chất lưu nén qua ống đàn hồi nằm ngang Áp suất trường hợp đóng van tức thời :   • • • Ống không dãn : = c = Ống dãn : = Tốc độ truyền áp lực : 14 III.Biện pháp Long va đâp • Va đập thủy lực tượng áp suất đột ngột thay đổi tăng giảm vận tốc dòng chảy thay đổi đột ngột • • • • • Hiện tượng va đập thủy lực chia làm loại: Va đập thủy lực dương tượng áp suất tăng đột ngột Va đập thủy lực âm tượng áp suất giảm đột ngột Hậu việc va đập thủy lực Làm vỡ ống, hỏng khóa, hư hỏng thiết bị lắp đường ống, dòng chảy có cột áp cao • Gây tượng mạch động áp suất làm chấn động mạnh, gây ổn định hệ thống truyền thủy lực •→ Khắc phục để chống lại tượng ta cần có van chống va đập thủy lực 15 Biện pháp hạn chế va đập thủy lực   1) Giảm vận tốc chất lưu Để làm giảm nguy búa nước xảy ra, biểu đồ kích thước đường ống cho số ứng dụng khuyến nghị vận tốc dòng chảy thấp 1,5 m/s = 2) Nên đóng van chậm tốt Van cấp nước vệ sinh thường thiết kế loại van n tĩnh, thể đóng van cách chậm rãi ) Sử dụng đường ống có khả chịu áp cao (nhưng giá thành đắt) 16 ) Lắp đặt van giảm áp đường ống đẩy, sát bơm Khi áp suất đường ống tăng có nguy xảy nước va, áp lực nước đường ống vượt giới hạn cho phép, lúc van giảm áp tự động mở xả bớt nước nên áp suất đường ống giảm xuống 17 ) Giảm độ dài ống thẳng, nghĩa thêm ống nối gấp khúc, đoạn ống nối uốn chữ U hay uốn cong Búa nước có liên quan đến tốc độ âm chất lưu, ống nối gấp khúc làm giảm ảnh hưởng sóng áp suất 18 Lỏng lẫn va đập Khi nước bề mặt chất lỏng cộng với việc nước áp suất cao tạo gợn sóng, gợn sóng lấp đầy tồn tiết diện ống Dưới áp lực của nước khiến cho dòng nước di chuyển với tốc độ lớn va đập vào khớp nối Từ tạo tiếng động lớn búa đập kéo căng đường ống Kết gây vỡ đường ống đường ống bị kéo căng thời gian dài → Biện pháp khắc phục sử dụng bẫy 19 Bẫy Hơi Bẫy có nhiệm vụ tách nước khỏi nước Mục đích cuối của bẩy cho phép nước thoát vẫn giữ lại hệ thống Bẫy kiểu nhiệt động – bẫy đờng tiền Bẫy bóng phao kiểu van phao (Bẫy dạng ) 20 Chu trình quá lạnh quá nhiệt • • Sử dụng van tiết lưu nhiệt để điều chỉnh nhiệt hút Do tổn thất lạnh đường bay máy nén Thực tế nhà sản xuất khuyến khích chiều dài ống dẫn từ dàn bay đến dàn ngưng dài 3m Mục đích để mơi chất nhận thêm nhiệt thành nhiệt 21 Chu trình Hơi nhiệt • Hơi mơi chất sau qua TBBH trao đổi nhiệt nhiệt với lỏng cao áp thông qua TB trao đổi nhiệt Hơi môi chất sau nhận nhiệt nhiệt 22 Va đâp thuy lưc Tuabin • Trong chu trình nhà máy nhiệt điện có nhiệt trùm ống ống, khói nóng sau khỏi lò nhiệt độ cao tiếp tục gia nhiệt trùm ống cho ống 23 THANK YOU ! 24 ... ngột • • • • • Hiện tượng va đập thủy lực chia làm loại: Va đập thủy lực dương tượng áp suất tăng đột ngột Va đập thủy lực âm tượng áp suất giảm đột ngột Hậu việc va đập thủy lực Làm vỡ ống,... Va đập thủy lực I KHÁI NIỆM Định nghĩa : Khi thay đổi lưu lượng đột ngột , xuất thay đổi áp suất lớn đường ống ; đe dọa chí đến an tồn hệ thống thiết bị Những tượng gọi va đập thủy lực hay va. .. cao • Gây tượng mạch động áp suất làm chấn động mạnh, gây ổn định hệ thống truyền thủy lực •→ Khắc phục để chống lại tượng ta cần có van chống va đập thủy lực 15 Biện pháp hạn chế va đập thủy