55水击现象汇总

3．膨胀过程(惯性作用)
压缩恢复过程结束后，液体并不能停止流动，在
惯性的作用下，液体还将以速度v 继续向容器内
流动，阀门N-N处液体首先减少，使其压力由p降 低到p-ph。因而液体密度减小，体积膨胀，管壁 相应收缩，同时液体的流动速度也降为零。这一 膨胀仍以水击波速度c向M-M断面传播,如图 （c） 所示。从阀门关闭时间算起，经过时间t 3L / c 后， 使管道中的液体都处于膨胀状态，压力比正常情
②压力的反复变化会使管壁及设备受到反复的冲击， 发出强烈的振动和噪音，尤如管道受到锤击一样， 故又称为水锤。
三、应用
水锤泵（又称水锤扬水机）就是利用水击压力变化反复工作的， 且不需要任何其它动力设备。
四、水击的传播过程
长度为L的管道，上游M点连接水池，下游N点装有 闸门，水击前管道内的流动速度为v。 1．压缩过程
来自百度文库
2．压缩恢复过程
压缩过程结束后，管道中压力比容器中压力高了 ph。在压力差ph的作用下，管道中的液体将以速
度v由管道流回容器内，如图（b）所示。与此
同时，这层液体的压力由p+ph恢复到正常的压力 p，管壁的膨胀也得到恢复，这种恢复以水击波 的传播速度c向管道末端N-N传播。从阀门关闭 时间算起，经过时间 t 2L / c 后，由M-M传播 到N-N断面，使整个管道都恢复到正常数值。该 过程是一个增速减压的压缩恢复过程。
水击简介
一、水击现象
当液体在压力管道中流动时，由于某种外界原 因（如阀门的突然开启或关闭，或者水泵的突然 停车或启动，以及其它一些特殊情况）液体流动 速度突然改变，引起管道中压力产生反复的、急 剧的变化，这种现象称为水击（或水锤）。
二、危害
①水击现象发生后，引起压力升高的数值，可能达 到正常压力的几十倍甚至几百倍，而且增压和减 压交替频率很快，反复的冲击会使金属表面损坏， 打出许多麻点，轻者增大了流动阻力，重者损坏 管道及设备，使其产生变形，严重时会造成管道 的破裂。
况下的压力降低了ph。此过程为减速减压的膨胀
过程。
4．膨胀恢复过程
膨胀过程结束后，由于容器内的压力高于管道内
的压力，在压差的作用下，液体以速度v 流向管
内,最先使管道进口M处的压力恢复到正常情况。 然后压力的恢复由 M断面以水击波的传播速度c 向N断面传播。从关闭阀门时算起，经过时 间 t 4L / c ，完成了增速增压的膨胀恢复过程， 使整个管道中液体的压力、密度都恢复到了正常 值，完成了一个周期的水击变化过程。
阀门突然关闭，首先在N-N断面上液体停止了流动，
同时压力升高ph。然后相邻的另一层液体也停止了 流动，压力也相应升高ph。这种压力升高以水击波
的传播速度c由阀门N处一直向管道进口M传播。经 时间 t L / c 传到管道进口，这时整个管道中压力 都升高到p+ph。液体受到压缩，密度增高，管壁膨 胀，这是一个减速增压的压缩过程。
由于流体的惯性作用，管中流体仍以速度v向下 流动，但阀门关闭，流体被阻止，于是又重复刚 才的过程。
五、水击压强计算
控制体轴向合外力： ( p ph )A pA ph A
控制体内流体轴向动量变化： m(v2 v1) Ac(dt)v
有动量方程：

ph
A


Ac(dt)v
dt

Acv
得水击压强： ph cv
六、消除水击的措施
① 尽可能的延长阀门的启闭时间，缩短管道长度。
② 减小流速。（一般液压系统中最大流速限制在5～7m/s 左右,给水管网中3m/s）。
③ 采用过载保护，在可能产生水击的管道中装设安全阀、 调压塔、溢流阀和蓄能器等以缓冲水击压力。
④ 增加管道弹性，例如液压系统中，铜管和铝管就比钢 管有更好的防水击性能，或采用弹性较大的软管，如橡胶 或尼龙管吸收冲击能量，则可更明显地减轻水击。