|
مكانيك سيالات
جريان لولهاي ناپايدار :
ضربه قوچ
مقدمه
بستن ناگهاني يك شير كنترل يا
متوقف كردن يك پمپ، فشار اضافي را در خطوط ايجاد ميكند. واژههاي
«ضربه قوچ» و حالت سيالي يا ناپايداري هيدروليك كه اخيرا بيشتر مورد
استفاده قرار مي گيرد، به تغيير فشار ناشي از افزايش يا كاهش ناگهاني
سرعت سيال اشاره دارد. اين پديده ناپايدار، مرتبط با تغييرات بين
انرژي جنبشي و انرژي فشاري، مثبت يا منفي، ميباشد. اگر فشار ايجاد شده
در لولهاي از فشاري كه شركت توليد كننده آن لوله در نظر گرفته است
تجاوز كند لوله ممكن است دچار پارگي يا شكستگي شود. در اين خصوص، در
صورتي كه ابزار محافظ فشار نصب شده باشد، از بروز نتايج و پيامدهاي
زيان بار جلوگيري خواهد شد...
مهندسين
هيدروليك، طراحان تاسيسات آب و اپراتورهاي پمپها
ميبايست از امواج ناشي از ضربه قوچ و محدوده مجاز آن آگاهي داشته
باشند و در صورت بروز چنين پديدهاي بتوانند آن را هر چه سريعتر مرتفع
سازند...
اگر فشار در يك مجراي بسته از فشار بخار يك مايع پايينتر بيايد،
حبابهايي (كه در آن ستون آب با فاصلهاي از هوا جدا ميشود) تشكيل
ميگردد. اين پديده «جداسازي ستوني آب» ناميده ميشود. اين حالت،
بدترين وضعيت را در جهت پديدار شدن ضربه قوچ ايجاد كرده و در نتيجه،
خط لوله نميتواند در برابر نيروهاي خارجي مقاومت كند و تخريب
ميشود...
حالا
اجازه دهيد تغييرات فشارهاي اضافي حاصل از بستن فوري شيري كه در انتهاي
پايين لوله قرار دارد را در نظر بگيريم. اگر زيانهاي اصطكاك در امتداد
لوله ناديده گرفته شود، تغيير ناگهاني سرعت سيال از
V=V0 تا V=0 در شير، موجي ايجاد ميكند
كه در خلاف جهت جريان انتشار مييابد...
كار اصليقبل از انتخاب هر وسيله محافظتي اين است كه تجزيه ضربه قوچ
بصورت مناسب انجام شود. ابزارهاي محافظتي شامل لولههاي ايستاده،
برجهاي موج زن تك جهته، مجراهاي هوا، چرخ لنگر، شيرهاي كمك فشار، كنترل
الكتريكي، لوله فرعي پمپ و غيره ميباشد. اهداف انتخاب يك سيستم كنترل
مناسب چنين هستند : ...
يك
پمپ آب ميلهاي سانتريفوژ كه بوسيله موتوري با سرعت متغير كنترل
ميشود، آب را به يك سيستم خط لوله تحويل ميدهد. آب از يك مخزن
زيرزميني از طريق خط لوله به بالا پمپ ميشود و سرانجام به مخزن
برميگردد. سيستم خط لوله شامل چندين قطعه لوله و چندين لولا، دوتانك
عمودي با ارتفاع ثابت، يك خط لوله فشاري حلقوي، درجه فشار، ده شير توپي
كه سريع بسته ميشود و يك جريان سنج ميباشد...
اين آزمايش براي بررسي پديده ناپايداري جريان در داخل خط لوله طراحي
شده است كه اين ناپايداري بعلت ضربه قوچ ناشي از بستن ناگهاني شيرها
و بعلت كاهش فشار ناشي از استفاده از وسايلي مانند تانك عمودي ايستاده
و يا لوله حلقوي طويل ميباشد...
|
