閥門運行時的水擊
日期：2026-01-13 22:45
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摘要：
閥門運行時的水擊
當閥門為改變流量而開大或關小時，流體液柱動能的變化會造成管路中靜壓的瞬時變化。在液體中這種靜壓的瞬時變化常常隨之引起管路振動，產生像錘擊聲音，因而得名為水擊。這種壓力的瞬時變化不是沿著整個管路同時立即發生的，而是從變化的起始點逐漸擴散開的。例如，當在管路一端的閥門快速關閉時，只有閥門部位的液體分子能立即感受到閥門的關閉。然后液體分子中積聚的動能壓縮液體分子并使相鄰的管壁脹大，其部分的液柱仍以原來的速度流動一直到液柱平靜為止。
當閥門為改變流量而開大或關小時，流體液柱動能的變化會造成管路中靜壓的瞬時變化。在液體中這種靜壓的瞬時變化常常隨之引起管路振動，產生像錘擊聲音，因而得名為水擊。這種壓力的瞬時變化不是沿著整個管路同時立即發生的，而是從變化的起始點逐漸擴散開的。例如，當在管路一端的閥門快速關閉時，只有閥門部位的液體分子能立即感受到閥門的關閉。然后液體分子中積聚的動能壓縮液體分子并使相鄰的管壁脹大，其部分的液柱仍以原來的速度流動一直到液柱平靜為止。
在使用D／e之比為35的鋼管和水介質時，壓力波速度約為l200m／s（約4000ft／s）。當瞬時速度變化為lm／s時，靜壓的增量為l．2MPa；如果是英制lft／s時，約為501bf／in 2。
如果閥門關閉時間大于2L／a，返回的壓力波抵消了一部分流出的壓力波，*大的壓力上升就減小，這種速度的關閉稱為慢速關閉。
如果是由于泵停止運轉而引起的沖擊壓力，那么在計算該沖擊壓力時，必須把泵的性能參數和電流切斷后泵速度的變化量考慮進去。
當閥門不是快速關閉，但其關閉時間是在壓力波往返一次所需的時間2L／a之內時（L為管路的長度），**次返回的壓力波不能抵消緊接著流出的壓力波，這時的壓力升值類似閥門快速關閉時的壓力升值，這種速度的關閉叫快速關閉。
數**算只能計算出簡單情況的沖擊壓力值。較復雜的水擊問題過去是使用壓頭速度曲線的圖解方法來解決。由于這一問題變得更為復雜，圖解就更麻煩，而且又很難保證精度。但是利用計算機就可較方便地解決這個復雜問題，而且精度很高。
壓縮區向管路進口端擴張的速度是均勻的，并且等于管路內液體的聲速。當壓縮區到達進口管路末端時，所有液體就處于靜止狀態，但壓力高于正常的靜壓。這個壓差在這時產生了一個向相反方向的液流，從而解除了靜壓的升高和管壁的脹大。當這一壓降波到達閥門時，整個液柱又重新處于正常靜壓之下，但液柱繼續向進口管末端流動，從而從閥門處開始產生了一個低于正常壓力的壓力波。當這個壓力波往返一周后，就恢復了正常的壓力和起始的液體流動方向。這種往返一直要重復到由于摩擦和其他原因使液體動能耗盡為止。
更慢地關閉閥門可以避免由關閉閥門所造成的過的沖擊壓力。為了達到*高的閥門關閉速度，同時又不致造成過分的沖擊壓力，就必須使閥門關閉時產生均勻的流速變化率。在泵設施中，止回閥關閉時的沖擊壓力不像關斷閥關閉時的沖擊壓力那樣容易控制。止回閥是靠流動介質來操作，關閉速度要由閥門結構和滯止液柱的減速特性來決定。如果介質向前的流速為零時閥門仍是部分開啟，則回流的流束會將閥門使勁關上。由于回流造成的閥門突然關閉就產生了一個沖擊壓力，這個沖擊壓力就加在由正向流束的減速早已產生的沖擊壓力上。泵停止后，在液柱開始停滯之前，壓力波必須傳遞到折回點，然后根據這一點的壓力和液位來確定介質停滯的速度。因此，當止回閥與折回點間的距離較長，而折回點上的液位和壓力較低時，該系統就可使用關閉較慢的止回閥。相反，如果止回閥與折回點問的距離較短，折回點壓力較高，回流幾乎是立即產生，則需要使用關閉速度極快的止回閥。在安裝有多只泵的系統中，當有一只泵突然失效，就會產生立即回流的情況。
