Условие задачи
Стальной водовод от насосной станции до водонапорной башни имеет длину L, диаметр d = 100 мм, толщину стенок δ = 5 мм. Напор воды перед водонапорной башней равен Н, расход воды Q. Температура воды 20 ℃. Определить величину повышения давления при гидравлическом ударе, фазу удара, напряжение в стенке трубопровода и время безопасного закрытия
задвижки. Сравнить напряжение в стенке при гидравлическом ударе с допустимым значением (для стали σдоп = 30 ГПа) и сделать вывод о возможном разрушении трубопровода.
Ответ
Величина повышения давления при гидравлическом ударе рассчитывается по формуле Н.Е. Жуковского:
где 𝜌 - плотность жидкости, кг/м𝑣 первоначальная скорость потока жидкости в трубопроводе, м/с;с скорость распространения ударной волны, м/с.Для воды скорость распространения ударной волны определяют по формуле:где K = 1,98∙ 10 модуль объемной упругости воды, Па.E модуль упругости материала стенки трубопровода, Па. Для стального трубопровода E = 21,2∙ 10 Па.Начальную скорость потока определяем в соответствии с выражением
