Jdi na obsah Jdi na menu
 

3. Odvození zatížení potrubí od hydrodynamického rázu

4. 10. 2013

 

1.  Použité značky a jednotky

 

Poř. č.

Značka

Název veličiny

1.

(delta)p

nárůst tlaku při hydraulickém rázu
2. (delta)h rázová výška kapaliny

3.

v 

rychlost proudění tekutiny

4.

(mí)r

rázová perioda, tj. doba šíření tlakového rozruchu na konec potrubí a zpět

5.

Tu

manipulační dobu uzávěru nebo rozběhu čerpadla 

6.

a

je rychlost šíření zvuku ve zkoumaném prostředí

7.

a0

rychlost šíření zvuku v neohraničeném prostředí
8. (lambda) vlnová délka tlakové vlny  a.(mí)r
9. E modul pružnosti potrubí
10. K modul objemové pružnosti média
11. (ksí) Halliwellův parametr    d/s
12. d vnitřní průměr potrubí
13. s tloušťka stěny potrubí

14.

Apr

průřezová plocha potrubí, v níž proudí kapalina

15.

L

délka potrubí
16. Le délka potrubí mezi dvěma po sobě jdoucími změnami směru potrubí

17.

(ró)

hustota kapaliny

18.

g

gravitační konstanta

19.

M 

maximální rychlost uzavírání armatury
20. A střední rychlost uzavírání určená s celkového času uzavírání
21. DLF dynamická přirážka
     
 
2.  Kvazistatické zatížení potrubí
 
     Hydraulický ráz vzniká, jestliže jde o dlouhé potrubí, ve kterém je médiem kapalina. Hydraulický ráz zatěžuje potrubí takto:
    -     v náhlém nárůstu tlaku
Nárůst tlaku se vypočítá (tj. Žukovského výraz pro přímý vodní ráz):
vz10.jpg
    -   v reakci (tj. vyvolání síly), kdy uvedená tlaková vlna projde ohybem.  Tato síla má velikost:
vz11.jpg 
kde platí
vz12.jpg

            Při průchodu tlakové vlny ohybem je vyvolána síla, která není eliminována silou z navazujícího ohybu. Z tohoto důvodu v ohybu působí po tu dobu, dokud tlaková vlna nenarazí na navazující ohyb nebo jinou překážku, která eliminuje sílu v předchozím ohybu.

            Jestliže uvedené potrubí nevyhoví těmto zatížením. Je na místě zvolit ochranu proti hydraulickému rázu. Ochrana proti hydraulickému rázu spočívá v instalaci těchto zařízení:

-          vyrovnávací komory
-          větrníky
-          rázové ventily (odstřikování a nasávání vody)
-          setrvačníky čerpadel (prodloužení Tu)

3. Časová posloupnost působení zatížení v ohybech

           Přísně teoretický a konzervativní nástup hydraulického tlakového nárůstu (rázu) je okamžitý. Skutečný nárůst i pokles tlaku je pozvolnější, ve výpočtech můžeme nejčastěji brát na nárůst tlaku 10 ms.
             Může se stát, že jednotlivé ohyby za sebou následují tak těsně, že nárůst tlaku za uvedený čas nedosáhne ani svého maxima a již začíná klesat, protože se začíná tvořit eliminující síla u dalšího ohybu.
 
4. Zadání do příslušného výpočtového programu
 
             Nejprve je třeba vytvořit seznam ohybů - uzlů (nodů), kde se vyskytne síla od hydraulického rázu.
             U každého nodu má být uvedeno:
 - směr a orientace síly, 
 - doba, za kterou tlakový rozruch urazí vzdálenost k dalšímu ohybu
 - velikost a doba bůsobení hydraulického rázu v ohybu
 - doba nástupu a poklesu tlaku způsobeného hydraulickým rázem.
 
             Tato data tvoří zadání výpočtového programu úplného dynamického výpočtu hydraulického rázu v potrubí.
 
         
5. Literatura a odkazy pro další a podrobnější informace
 
Smetana J.: Hydraulika 2., Nakladatelství ČSAV, Praha 1957
Maštovský O.: Hydromechanika, SNTL Praha 1964
Černoch S. a kol.: Strojně technická příručka, SNTL Praha, 1977 
Podroužek L.: Navrhování, stavba a provoz tepelných sítí I. a II. Díl, SNTL Praha, 1956
ČSN EN 13480-3 Kovová průmyslová potrubí, Část 3: Konstrukce a výpočet, Příloha A Dynamická analýza