水击及其危害和防治
2011-04-20 21:39阅读：
水击
water hammer
有压管道中，液体流速发生急剧变化所引起的压强大幅度波动的现象。管道系统中闸门急剧启闭，输水管水泵突然停机，水轮机启闭导水叶，室内卫生用具关闭水龙头，都会产生水击。水击可导致管道系统的强烈震动，产生噪声和气穴。它是促使管道破裂的最经常的因素。掌握水击压强的变化规律对输水管道的设计，对消减水击的破坏作用，有很大的实际意义。
理想水击波动过程 设想流速突然变化、波动过程无能量损失的水击模型，管道长为
,上游接水池，当下游阀门突然关闭时，靠近阀门的液体流速由
减低至零，压强增大。这种减速增压的增压波以弹性波速
上行传播，历时
/
到达上游末端,以压强恢复
为原始压强的常压波向下行传播,经历同样的时间(
/
)回到阀门。此后再以压强低于原值的减压波上行传播，又以常压波下行回到阀门。完成整个水击周期,共需时间
＝4
/
。以后将不断地重复上述波动过程。实际上阀门不是瞬时关闭，因此实际波动可以看作一系列微段时间阀门关闭所导致一系列微小上行波，及微小下行波之和。在波动过程中，粘性作用消耗能量，使波动幅值逐渐趋于消失。
水击压强 水击的基本问题是最大压强的计算，最大压强一般出现在发射波断面（如阀门处）。根据上述波动过程可以绘出理想水击时阀门处的压强随时间变化图
[压强随时间的变化图]
。当
＝2
/
时,压强突然降低，这是由于反射波回到阀门。实际水击过程仍然存在反射波改变阀门压强的作用
所以,当阀门关闭尚未到达2
/
的时间时，阀门处流速不断降低，压强不断增高。当阀门关闭时间超过2
/
时，由于反射波已回到阀门，使压强降低。故有直接水击和间接水击的不同计算方法。
当阀门关闭时间
≤2
/
，产生直接水击。直接水击的压强升高
[503-01] 
,可取微段写能量方程导出下式：
[503-02] 
式中
为流速降低值；
为液体密度。
当阀门关闭时间
>2
/
为间接水击
间接水击的计算需要知道流速随时间变化的关系，可用2
/
时间内的最大流速减低值代入上述
求压强增量。
水击基本方程式 一般水击压强计算可采用下列方程组，结合起始条件和边界条件求积分。或在电子计算机上求解。
水击运动微分方程
[503-03] 
和水击连续性微分方程
[503-04] 
在不计摩阻并略去高阶微量之后
[503-05] 
和
[503-06] 
式中
为沿管长距离；
为管轴倾角；
为管径；
为测管水头高度；
为沿程阻力系数；
为重力加速度。
在压力管道中，由于液体流速的急剧改变，从而造成瞬时压力显著、反复、迅速变化的现象，称为水击，也称水锤。
引起水击的基本原因是：当压力管道的阀门突然关闭或开启时，当水泵突然停止或启动时，因瞬时流速发生急剧变化，引起液体动量迅速改变，而使压力显著变化。管道上止回阀失灵，也会发生水击现象。在蒸汽管道中，若暖管不充分，疏水不彻底，导致送出的蒸汽部分凝结成水，体积突然缩小，造成局部真空，周围介质将高速向此处冲击，也会发出巨大的音响和振动。
水击现象发生时，压力升高值可能为正常压力的好多倍，使管壁材料承受很大应力；压力的反复变化，会引起管道和设备的振动，严重时会造成管道、管道附件及设备的损坏。
消除或减轻水击危害的基本方法有：
（1）缓慢开启或关闭阀门；
（2）尽量缩短阀件与容器间的管道长度；
（3）止回阀应动作灵活，不应出现忽开忽关现象；
（4）管道就装设安全阀、空气阀或蓄能器；
（5）蒸汽管道送汽前要充分暖管，彻底疏水，然后缓慢开启阀门送汽。
