автореферат диссертации по строительству, 05.23.16, диссертация на тему:Комбинированные системы защиты трубопроводов от гидравлического удара и их гидравлические характеристики

РГ6 од

ТРУДОВОЛ» Kj'AO/iürO i^poVEj^PAIi'^H:

ИХТйДУТ

lb праьах рукочкпи

¡OTíiiil Млзсвмод

KOMSîStKPCBAifî IHS СИС1Ъ;:,У ЗАЩШ ШБСП^СХДОВ ОТ JIViiVÄ'i'l'klGMOr'O УДАРА И ИХ Г'И^РДВЛПЧ^а-ГИБ XAi'ViIv "ЛУН.'Г.ГИ'СИ

Сг.ецколы:Ость 05.23.10 - Гздргшлика и инк.г'.ч-гчшя гидрология

диесирч-яции .MÛ COÍ'.^'.J:»!!..- у^.чаЗ .т:с-пеии кандидата тихгь^чоон:::-: ;;sy:;

M осхва iv-эз

РабЬта выполнена на кафедра гидравлики Московского ордена Трудового Красного Знамени гидромелиоративного института.

Научный руководитель - доктор технических наук., профессор В.М.Алыаев.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор В.М.Усаковский; кандидат технических наук, ст.научный сотрудник И'. В. Рыбаке.

Ведущая организация - П/0 СОВИН'ГЕРВОД -V

Защита состоится "¿.Ь " мая 1593 г. в |Г) .часов на заседании Специализированного совета К 120.16.01 в Московской ордена „' Трудового Красного Знамени гидромелиоративном институте по адресу: 127550, Москва, ул.Прянишникова, 19, МГШ.

С диссертацией мохно ознакомиться в библиотеке Московского *

гицром&лиоратявного института.

Автореферат разослан " ' апреля 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, доцент

С.Е.Кузьмин

ОБЩАЯ ХЛРЛКШ'МСТЖА РАБОТЫ

Актуальность работа. В настоящее время проблема рационального использования водных ресурсов в ЛЦ!(Р в значительной мере являемся актуальной в связи с развитием гидроэнергетики, трубопроводного транспорта, сельскохозяйственного п промышленного водоснабжения и других отраслей народного хозяйства, для которых характерно наличие -трубопроводных систем большой протяженности, снабженных различного рода арматурой.

Частым случаем неустановившегося напорного движения жвд-кости «ыляо-гса гидравлический удар, возшшааций в том число в результате внезапной остановки насосных агрегатов и приводящий к аварийным ситуациям на трубопроводных системах. Поогог.гу актуальным является вопрос о надохшой и безаварийной эксплуатации напорных систем.

Надежность работы трубонроводш>; спетом связана с умение:.! рассчитать параметра гидравлического удара и разработкой более простых, нацекшх и экономичшх средств защити.

Для задам напоршх трубопроводов от гидравлических ударов применяются различные мероприятия и устройства.

Однако, несмотря на многообразие прот:гзоударних устройств» достаточно надобных к универсальных гасителе!! гидравлического удара, которые кошо било би примошга» в различных у слов лях не имеется.

Анализ и исследования показывает, что целесообразно применять различные гасители, объединив ю: в комбинированные система задиты трубопроводов от гидравлического удара.

Комбинированные система защиты сущее ¿.венно повышают на-декность работы трубопроводных систем, увеличивают безаварий-шй срок их эксплуатации и обоспсчизаат охрану окрукшоцей территории.

В связи с этим задача исследования различных комбанпрозан-ных систем защиты: трубопроводов от гидравлического удара является якууатгъноу1;.

Актуальна танке задача нееледов шиш разрешения, возникающего при "положительном" гидравлическом удара с разрывом сплошности потока как з однородной жидкости, так л в двухфазно:.:

газокидкостном потоке.

Основная цель работа: разработка методик расчета переходных глдразязческих процессов в калориях трубопроводах с комбинированными система\тл защиты от "отрицательного" гидравлического удара; экспериментальные исследования разрежения при прямом ^положительном" гидравлическом ударе.

Для реализации данной цели диссертационной работы были • поставлены следующие ззла^у исследований :

- провести экспериментальные исследования предлагаемых комбинированных систем защиты от "отрицательного" гидравлического удара и доказать ох эффективность;

- разработать методики расчета переходных гидравлических процессоз з напорных трубопроэодах с предлагаемыми комбинирован;^.!;! системам;! защити, в том числе с учетом теплообмена в • камера воздушно-гидравлического колпака (ВЕК);

- провести экспериментальные исследования разрешения при прямом положительном гидравлическом ударе.

. ¡¡Тзуризч новизна данной работа заключается в получеши следующих результатов:.

- экспериментально доказана высокая эффективность предлагаема* комбинированных систем защити трубопроводов от "отрицательного" гидравлического удара;

- на основе "кесткой" модели неустановившегося напорного даижепнл квдкости разработана и реализована на ЭВМ методика расчета переходного гидравлического процесса в трубопроводе с комбинированной системой защити с учетом теплообмена в камере ВЕК;

- на основе "упругой" модели неустановившегося напорного движения жидкости разработана методика расчета переходного гидравлического процесса з трубопроводе с двумя комбинированными системами защити с учетом теплообмена в камере ВГК и наличия в трубопроводе в небольшом количестве иераствороиного воз,духа;

- экспериментально доказано, что подача воздуха в напорный трубопровод с воздухосодержанием = 1,5.о.2% практически ликвидирует разрежение в трубопроводе при "положительном" гидравлическом ударе.

Практическая ценность результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных автором и приведенных в диссертационной работе, заключается в следующем:

- экспериментально подтверждена высокая эффективность предяокенных комбинированных систем задитц трубопроводов от "отрицательного" гидравлического удара, что поззоллет рекомендовать данные системы защиты для практического применения в производстве, в том -числе в условиях А1ЩР;

- разработана методики расчета переходных гидравлических процессов в трубопроводе с комбинированными системами защиты, которые позволяют достоверно определить характеристики л размэ-ры предлагаемых систем заняты;

- экспериментально подтверждена высокая эффективность подачи воздуха в напорный трубопровод для ликвидации разрешения при прямом "положительном" гидравлической ударе.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводоз л рекомендаций подтверждается сопоставлением результатов расчетов по предлагаема методикам с экспериментальными данными, а такке применением современной электронной аппаратуры.

Эффективность предлагаемых комбинированных систем защиты доказана экспериментально.

Апробация работы. Основные результаты работы долояэнн на научно-технических конференциях ЬШ (1992...1993 гг.).

Публикация. Основше результаты исследований по тема диссертации опубликовали в 6 статьях.

Структура п об^ем лтесортлцто. Диссертация состоит из введения, четырех глаз, выводов и приложений я содержит 97 страниц машинописного текста, 81 рисунок, 4 таблицы и список литературы (всего 141 источник, из них 5 иностранных).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введения обоснована актуальность теш диссертации, сформулированы цель, научная новизна и практическая ценность диссертационной работы.

ß лярвой главе приводится описание основных способов и устройств для защиты напорных трубопроводов от гидравлического удара.

Н.Е.Жуковский, разработавший основы теории гидравлического удара при напорном движении невязкой жидкости, предложил такне некоторые способы и средства для гашения гидравлического удара. ;

Большой вклад в развитие теории гидравлического удара, способов и средств защиты трубопроводов от негативных его последствий внесли М.А.Мостков, И.А.Чарный, И.В.Егиазаров, А.А.Сурин, Н.А.Картзелидвяли, Г.И.Кравченко, Л.Ф.Мошнин, А.Ф.Мостовский, В.С.Дикаревский, А.Г.Дкваршейявили, Д.Н.Смирнов, Г.И.Мелконян, Б.Ф.Лямаев, В.М.Усаковский, В.М.Папин, К.П.Вишневский, Н.Н.Ар-шеневскяй, В.ГЛ.Алышев, Л.И.Махарадзе, Г.И.Кирмелашвили, В.И.Блс хин, Л.Боржврон, Езанжелисти, Д.Людовиг, Мартин, Стритер, УаШп и многие другие исследователи.

В диссертации рассмотрош способы и устройства", обеспечивающие гасение гидравлического удара за счет сброса части рабочей жидкости из трубопровода при повышении давления, за счет увеличения момента инерции рабочего колеса насоса или времени закрытия трубопроводной арматуры, за счет сброса воды через насос и обратный клапан с отверстиями в тарели и др.

В качестве средств защиты трубопроводов от гидравлической удара применяются воздушно-гидравлические колпаки (ВТК) и коло! ны-гасители гидравлического удара (ВТК ИУ), ВГК с автоматическими регуляторами объема воздуха, клапаны для впуска и защемления воздуха, резервуары для впуска вода, устройства, обеспечивающие впуск небольшого количества воздуха в трубопровод под ai MociepHHM давлением, гасители гидравлического удара с упругими демпфирующими элементами, в том число гасители с демпфирующими элементами, выполненными в виде упругих сферических шаров, raci толь гидравлического удара с упругюл силиконом, заполненным газом, клапана гасители системы УкрВОДГЕО, клапан системы ЛШЕГТ, гаситель, разработанный В.Д.Килшником, гаситель системы Укр НИИГиГЛ, гасители, разработанные в ИГМ АНГр.ССР клапаны с разрш шми мембранами, обратные клапаны, в том числе обратные клапан! с отверстиями в диске клапана, конструкции запорных устройств, разработанные Й.М.Масяяковам, стояк оросительного гидранта с

*

воздушно-гидравлическшл колпаком, разработанный З.А.Гуришм п ДР.

Во многих случаях применение одного из вышэотмеченннх устройств защиты трубопроводов от гидравлических ударов но гарантирует эффективную, надежную и безаварийную работу трубопроводных систем.

В таких случаях для полного обеспечения надохкой и эффективной за-диты трубопроводов следует перейти к применению комбинированной системы защиты, которая состоит из нескольких различных средств защиты водоводов от гидравлического удара. Тогда эффективность работы гасителей значительно повысится. Анализ и практика показали, что комбинированная система защити да- . ет полную гарантию безаварийной и надекпой работа гидросистем.

В диссертации привадоци примори размещения гасителей гид-равлическего удара на магистральных трубопроводах гидротранспорта. Эффективность работы этих комбинированных систем защиты трубопроводов от гидравлического удара била проверена в лабораторных и промышленных условиях.

Приводится описание двух комбинированных систем зелщтн., предложенных сотрудниками кафедры гцдравлшш ШЛИ. Результаты исследований этих систем показывают их высокую эффективность. В результате выполненного анализа сделан вывод об актуальности исследований комбинированных систем защиты.

Во второй главе приводится описание экспериментальной установки и контрольно-измерительной аппаратуры, методика проведения экспорт,тентов и результаты экспериментальных исследований двух комбинированных систем защиты напорных трубопроводов от "отрвдательного"тадравлз1ческог& удара (ОГУ).

Экспериментальные исследования гидравлического удара и комбинированных систем защити трубопроводов проводились в гидравлической лаборатории МШИ на специальной установке, работающей по циркуляционной схеме (см.рис.1).

Вода из гидравлического лотка 18 центробежным насосом I марки 4К-6 подавалась в стальной напорный трубопровод 2 длиной 253,47 м. Диаметр трубопровода а^ =з 70 юл, толщина стенок С - 3,0 мм. Параметры установившегося движения воды регулировались с помощью клиновых задвикек 4 и 15. Баки 5 и 13 были оборудованы образцовыми манометрами 6, 14 марки МО 1227 класса

Рис.1. Схема экспериментальной установки:

а) план; б) продольный профиль; I - насос; 2 - вапорный трубопровод; 4,15 - задвлкки; 5,13 папорнш бают; 6,14 - манометры; 3 - трехходовой пробковый край; 0,12,16 - быстродействующие пробковыо краны; 7 - блок подачи сжатого воздуха; 9 - монтажная вставка; 10 - соодкнителхний трубопровод; II - воздушо-гидравличос-ккй колпак; 17 - расходомер; 18 - гидравлический лоток; 19 - вентиль

точности 0,15 для регистрации рабочего движения и определения; потерь напора в напорном трубопроводе 2 при установившемся движении жидкости. ОГУ создавался быстрым закрытием пробковых кранов 8 и 16, которые закрывались с помощью соленоидов марки КШ-4АЗУ. Время закрытия Т^ пробковых кранов составляло 0,04... 0,08 с.

Расход 2 при установившемся двикешга воды измерялся электромагнитным расходомером 17 марки ИР-61, предварительно тарированным объемным способом.

Трубопровод 2 непосредственно за краном 8 был оборудован специальной монтажной вставкой 9 для установки с помощью соединительного трубопровода 10 воздушно-гидравлического колпака (ВГК) II объемом 0,042 м3.

Для проведения экспериментов с газожидкостнкм напорол потоком на устанозке бил смонтирован блок подачи сжатого воздуха 7.

Для регистрации процесса изменения давления во времени при гидравличоском ударе были применены индукционные датчики давления марки ДЦ-10 и индукционные двухканалькые преобразователи ИД-2И, а такко специальные тензометрическио датчики давления, работающие в комплекте с усилителем 4АВД-22. Сигналы от преобразователя ИД-2И (или 4АНЧ-22) и расходомера ИР-61 подавались для записи на осциллограф Н071.1.

В первой исследуемой комбинированной система защиты в качестве гасителей ОГУ были применены ВТК II, установленный в начале трубопровода, и обратный клапан с отверстием в диске, установленный в конце трубопровода непосредственно перед баком 13.

Во второй исследуемой комбинированной системе защиты в качестве гасителей ОГУ использовались обратный клапан с отверстием в диске, установленный в конце трубопровода, и блок подачи скатого воздуха 7, с помощью которого воздух в небольшом количества подавался в напорный трубопровод.

При исследовании первой комбинированной системы защиты были проведены 4 серки экспериментов. В катдой серии начальные параметры изменялись в следующих пределах: "1Т0 - 0,в...2,41 м/с; 11т = 20...50 м; Щ, = 0,0025...0,0055 м3.

I. Первая серия. Напорный трубопровод без средств защиты. В этом случае при ОГУ давление почти мгновенно падает ниже ат-

костерного.и образуется разрежение (вакуум). За фазой поняне-ния давления следует фаза повышения давления. Значение максимального абсолютного напора Нат&}. в этом случае при ££ = = 0,62...2,0 м/с составляет 83...264 и (ом^например, рис.2).

2. Вторая серия. Напорный трубопровод с обратным клапаном (ОХ) с отверстием в диске ( сС0ГВ = 0; 4,0; 8,0; 12,0? 17,7 мм), установленным в конце трубопровода. В этом случае понижение 'давления происходит такке практически мгновенно, как и на трубопроводе без средств защиты, значение разрежения находится в тех же пределах, но максимальный абсолютный напор На]пах значительно меньше, чем в первой серии, (см. , например, рис. 3 и 4 ).

3. Третья серия. Налоршй трубопровод с ВГК, установленным в начале трубопровода. Исследования были проведены при различных объемах воздуха в ВГК. В данном случае процесс изменения давления во времени происходит плавно. Однако значение максимального напора большэ значения напора Моа при установившемся движении вода (см., например, рис.5 и 6 ).

. 4. Четвертая серия. Напорный трубопровод с комбинированной системой защиты (ОК + ВГК). В данном случае давление в трубопроводе понижается также плавно, как и в предыдущем случао. Однако. процесс повышения давления происходит менее интенсивно, чем в случае применения только ВГК. При этом значение максимального напора Нел эх значительно меньше, чем при защите трубопровода с-помощью ВТК или ОК с отверстием в диске (см., например, рис.7 и С).

При исследованиях 2-й комбинированный системы защиты трубопроводов от 0Г7 было проведено 4 серии экспериментов с диаметра'® отверстия в диске обратного клапана &дта = 4, 8, 12 ш и без отверстия при различных начальных значениях абсолютного напора Ига , скорости и объемного воздухосодеркания Ср (в процентах). Эти параметры изменялись в следующих пределах Нга -~ 20.. .50 м; ид = 0,62. ..2,41 м/с; <р = 0,5.. .2%.

Первоначально в каадой серии экспериментов проводились ис- • следования-.с однородной жидкостью (без подачи воздуха). При этом в трубопроводе у источника ОГУ возникало разрежение = » У ( %и0 , ИГа ). Значение Ь.£а1С практически не-зависело

. У

U

m

о t'-í о i-i о

С) ■О

Cl

PC

с

с4

£->< •—

о

с

У

о, о

Е-< -ч

И р

CÖ il

Cl

О

о

Ï е :г

ti' о

о 00

Pi

О 11

Г;:

(Ч

О р

' \ О V

íi-1

й ES

I ■ п,

л! 0)

ÍJ< о

Гн —'

О

Ц

ы о

о

с\?

•

о

£

Рис.5. Значения абсолютных га::с::шлыш:: напоров ]ia при установка ЕГ1\ ( л4 ¿ 20 м)

= 30 м; Vb = 2 f.'/c ; F, = 4000 см3 ) I - изменение капора в ВГК; 2 - гзнененпе капора в трубопроводе

=?/

Н.ГС

Условные. Обозначения; о - си -с

¡7] -с!= 1> '■»•/ & -а'Л„е 8 ям

X - -- 12 пп

+ -с/^1 -- 1'С 7 г,м

« 2,0 Ц(/1/С)

,:с.'8. £наче1с:я абсолютных шкеишльшсс напоров л:,у. устсшпигл 73ГК -а ОК ( 11га 20 м и 5у00 сиа)

/¿у/у/ ЛИ

ОЛ Сф Щ ■ 10 Йчп'шМ)

Условные обозначения:

Те Тв %,1Н/С)ф -(]опГ- о

О ~С(шй- 4

л " с!00.1: й Г.-.Ч ~с1 опЬ * да + (1опЬ ■-177 гн

М/с)

?у.с.'Э. йкаче'см «£(<£, , и ) и Нам,а - \

ирг установке ОК к впуске воздуха ( = 20 м и ^ = 2?

1Ь

от диаметра отверстия в диске ОК. Установлено, что абсолютный напор = / С ¿отз , Vй , Нга )• С узелнчешгем значе-

ний этих параметров увеличивались такие значения • При

отсутствии отверстия в диско ОХ ^ Нг* , но разрешение

сохранялось длительное время.

Характер переходного процесса существенно изменялся при впуске воздуха в трубопровод. Установлено, что напор //^^.в данном случае зависит от сГдтл , ХТ0 , Нга и (р . Разрежение Ь,£ак при подаче воздуха практически но зависит от и является функцией величин ££ , Ита и У> • На рис.9 в качестве примера ирнведеии графики Наялх-* //( Ц>) = = /2 (сСдп\ Но ) » иолученпде эксперт.!ентадько при -- 20 и ' и (р = 2%.

В.результате исследований доказано, что установка на трубопроводе ОХ с с£ап « 0,0о с{{ 0'1ч|скт:шко гасит повышение абсолютного напора Яашх при ОГУ. Впуск воздуха в напорный трубопровод с ср = 1,5.. .2)0% дополнительно уменьшает значение яатзх и' практически ликвидирует разрешение в трубопроводе.

Таким образом, исследуемые комбинированные системы зсещтн надежно защищают трубопровод кгк от лошакшхя давления, так и от разрешения при ОГУ, по допуская ирсвыаюшы абсолютного ¡пихора Налык над Лоа , что позволяет рекомендовать данные комбинированные системы защиты для их практического применения з производстве.

В тпетьой главе излагаются разработанные методики гидравлического расчета прздлагаешх комбинированных систем защита водоводов от гидравлического удара.

В первом приближении была применена "жесткая" модель неустановившегося напорного двтаония жидкости.

Для решения задачи о неустановившемся напорном движении гладкости в трубопроводе с комбинированно л системой защити, состоящей из ВПС и 0К, с учотом теплообмена в 13ГК для условий "жесткой" модели по аналогии с Гразе, В.М.Ашшэвым и А.Н.Морозом пршенялись уравнение Бернулли с инорциошшм напором, уравнение неразрывности в узло соединения ВТК с налорнытл трубопроводом и уравнонио сохранении энергии квазнидеа.гьного газа. Зтп уравнения имеют вид:

(Н * ¡У /г ^ ~1Г ' г

■ -ич . сз)

где ' 2+ % при 1/^0 м £ + $дг+ $?зК при 1Г<0 ; =

-У/; г =

£ ' X/ + о>„а М .

' При решении задачи учитывались все. потеря напора, в том числе при - потери напора в ОК с отверстием, который ус-

ловно заменялся диафрагмой с известным отношением сГаы/¿{^ .

Потерн напора определялись в соответствии с гипотезой квазистадлояарности по формула:.!, справедливым для установившегося движения етдкости.,

Прнмо!П1я зависимости (I), (2) и СЗ) можно выполнить расчет переходного гидравлического процесса в напорном трубопроводе с первой комбинированной системой защиты.Уравнения (I), (2) и (3) решались методом конечных разностей при следующих начальных условиях:

Н=Н0~ Нга + Ьт/>0 ; 1 (4)

и - и0 /

Решение задачи было реализовано на ГОШ с использованием модифицированной при участии автора лрограглмы расчета "Волна". Расчеты на ПЭВМ проводились при начальных условиях, соответствующих -физическим экспериментам, которыо были выполнены на лабораторной установке.

При проведении численных экспериментов наряду с другими величинами вычислялся напор // в ВШ. Расчетные значения К в момент времени t сравнивались с экспериментальными значениями этой величины '(с;.:., например, рис Дй. .12). Такое сопоставление было проведено'для всех экспериментов по исследовании комбини-

Рис.10. Изменение напора в ВГК

Рис.II. Изменение напора в ВГК

Рис.12. Измене 1ше напора в ВГК

розанной системы защиты, состоящей из НТК и ОК.

В результате анализа расчетных и экспериментальных данных установлено, что расчет; выполненный по предлагаемой методике, дает несколько заниженные значения минимального напора Иат по сравк-Ькиго с экслергслентальшмя (до 3...8/0. Расчетные значения ^¿гтях меньше экспериментальных на I...2%. Расхоадение теоретических и экспериментальных значений напора во времени было незначительное..

Таким образом, предлагаемая методика расчета достаточно точно описызает физическую сущность переходного процесса в трубопроводе с комбинированной системой защиты и предлается для практического применения.

Дополнительно также подтвержден тлеющийся в литературных источниках вывод о возможности применения гипотезы квазистационарности гидравлических сопротивлений при сравнительно малых ускорениях.

Во втором приближении для решения задачи о неустановившемся напорном двияении жидкости з трубопроводах с предлагаемыми комбинированными .системами защиты была применена "упругая" модель неустановившегося напорного движения жидкости. Для решения волновых уравнений в данном случай применялся численный аналог метода Шнидера-Бернерона, который является модификацией метода характеристик.

По аналогии с В.М.Алышевым рассмотрены 3 упругих модели неустановившегося напорного движения жидкости: ' I. упругая модель А;

2. упругая модель В;

3. упругая модель С.

В упругой модели А в первом приближении не учитывается давление, создаваемое переменным слоем жидкости в колпаке и прибли-кенно учитываются потери напора, сосредоточенные в фиктивной диафрагме, установленной в конце тх)убопровода.

В упругой модели В болое строго учитываются потери напора в трубопроводе, а такжо учтоно дополнительное давление, создаваемое переменным слоем жидкости в ВГК.

При разработке модифицированной упругой модели 0 учтены результаты работ Г.И.Мелкошна, Туллиса, Стритера и Уайли, Б.Ф. Лямаеаа, К.ГГ.Вишневского и В.М.Алышева.

В упругой модели С при расчете гидравлических переходных процессов в напорной системе с предлагаемым:! комбинированными система™ защита дополнительно также учитывается наличие в жидкости норастворенного воздуха или газа, транспортируемого напорным потоком.

В диссертации приводятся расчетные формулы и уравнения, по который выполняется расчот гидравлического переходного процесса в трубопроводах с предлагаемыми системами защиты при заданных начальных и граничных условиях.

Данная методика расчета может быть легко реализована на ЭВМ; что и предполагается сделать в дальнейшем с проведением мно-го^акторных численных экспериментов, результаты которых будут сопоставляться с результатами физических экспериментов.

Дальнейшее уточнение решения данной задачи приводит к учету теплообмена в камере ВГК, что и выполнено в диссертации.

. В заключение данного раздела отметим, что учет теплообмена в камеро ВГК не только уточняет физику процесса, а также существенно упрощает алгоритм расчета переходных процессов в трубопроводных системах с ВГК или комбинированной системой защиты.

В четвертой главе приводится краткий обзор работ по исследованию разрежения при "положительном" гидравлическом ударе и результаты экспериментальных исследований разрежения при прямом "положительном" гидравлическом ударе с разрывом сплошности потока в однородной "чистой" жидкости ((р = 0) и газояидкостном напорном потоке ((/) ^ 2%).

Анализ литературных источников показал, что наличие в жидкости растворенных и нерастворенных газоз существенно влияет на значение разрешили при переходных процессах. Так, в частности, ' подача нерастворенного воздуха в трубопровод практически ликвидирует разрожонио при ОГУ с разрывом сплошности потока.

С целью изучения влияния воздухосодержания у> на разрежение квак ири прямом положительном гидравлическом ударе автором были выполнены специальные экспорнмонталышо исследования па лабораторной установке, описание которой приведено во второй главе.

В результате исследований экспериментально доказано, что впуск воздуха в трубопровод в количество <р> - 1,5...2% практически ликвидирует разреженно, возникающее в трубопроводе при прямом "положительном" гидравлическом ударе (см.например,рис.13).

L'O

Рис. 13. Значения разреяоши при Нг = 40 м

' ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате анализа литературных источников установлено, что комбинированная система залиты, включающая в себя несколько различных средств защиты от гидравлического удара, имеет высокую эффективность и полностью ликвидирует неблагоприятные последствия гидравлического удара.

2. Экспериментально доказано, что предлагаемая комбинированная система защити трубопроводов от "отрицательного" гидравлического удара, состоящая из воздушно-гидравлического колпака небольших размеров и обратных клапанов с отверстиями в диско, установленных в определенных сечениях трубопровода, имеет высокую эффективность и позволяет полностью ликвидировать отрицательные последствия гидравлического удара, как в фазе понижения, так и в фазе повышения давления.

3. Экспериментально доказана высокая эффективность предлагаемой комбинированной системы защиты трубопроводов от "отрицательного" гидравлического удара, состоящей из. устройства для впуска в трубопровод небольшого количества воздуха ( = 0,5... 2,0$) и обратных клапанов с отверстиями в диске, установленных

в определенных сечениях трубопровода.

В трубопроводе, оборудованном данной системой защиты, мак-сималышй напор при переходном процессе не превышает.напора при установившемся движении воды, а минимальный напор не понижается ниже напора, соответствующего атмосферному давлению.

4. На основе "жесткой"модели неустановившегося напорного движения жидкости с учетом термодинамических процессоз в камере воздушно-гидравлического колпака разработана и реализована на ПЭВМ методика расчета гидравлических характеристик переходного процесса в трубопроводе с комбинированной системой защиты, состоящей из ВТК и обратных клапанов с отверстиями в диске.

Сравнительный анализ результатов численных исследований с результатами лабораторных экспериментов доказал достоверность предлагаемой методики расчета и ее адекватность физике процесса.

5. На основе "упругой"модеяи неустановившегося напорного движения жидкости разработана методика расчета гидравлических характеристик переходных процессов в трубопроводах с предлагаемыми комбинированными системами защиты с учетом сжимаемости

.гадкости, деформации стенок трубопровода, наличия в трубопроводе з небольшом количестве воздуха а теплообмена в каморе ВШ.

С помощью предложенных методик расчета модно более строго рассчитать переходный процесс во времени.

6. Предлагаемые комбинированные системы защиты трубопроводов от гидравлического удара и разработанные методики расчета их гидравлических характеристик могут быть рекомендованы для практического применения.

7. -Экспериментально доказано, что впуск в напорный трубопровод в небольшом количестве воздуха ( ср = 1,5...2,0 ■%) практически ликвидирует р^зроаешге, возникающее в трубопроводе при прямом "положительном" гидравлическом ударе.

Основное содержание диссертации . ' ■

опубликовано в следующих работах:'

1. Алйлез ВЛЛ., Мороз А.Н., Мерзкан М. Экспериментальные исследования комбинированной системы защиты напорных трубопроводов от. "отрицательного" гидравлического удара. - 1Л., I0S0. - 22 с. Рукопись представлена Цоскозсгагм гидромелиоративным институтом. Дел. в ЦЕНТИ Концерна "Водсгрой". Реферат опубликован в ивформ. сб. "Мелиорация и водное хозяйство", 1930, Jg 7.

2. дерзкая Г.". Исследование комбинированной системы залиты-водоводов от "отрицательного" гидравлического удара. - Ы.,1392.-21 с. Рукопись представлена Московским гидромелиоративным институтом. Деп. в ЦДГГИ Концерна "Водстрой". Реферат опубликован в н.т.сб. "Мелиорация земель. Строительство и эксплуатация водохозяйственных объектов в страде л за рубежом", ¡У 5, I9S2 г.

3. Алих-в b.ll., Мерзкая М. Расчеты волновых гидравлических процессов в напорных трубопроводах с комбинированной системой защиты. - М., 1ЭЭ2. - 21 с. Рукопись представлена Московским ' гидромелиоративным институтом. Деп. в ЦБНТИ Концерна "Водстрой". • Реферат опубликован в сб. "Мелиорация земель. Строительство и эксплуатация водохозяйственных объектов в стране к за рубояом". Вып. X 5, IG02 г.

4. Корзжан'{Д. Комбинированная система защиты валорных трубопроводов от "страдательного" гидравлического удара. - М., IS92. - 25 о. Рукопись представлена Московским гидпокелиоратив-

hllm циститу?о:.?. Доп. в ЦПГШ Концерна "Зодстпой". Ре^орат опубликован в п.т.сб. "Мелиорация земель. Строительство и эксплуатация водохозяйствешги:: объектов в страна п за рубежом". Вып. 5, ISS2 г.

5. Мерзкая ГЛ. Исследования разрешения при прямом "положительном" гидравлическом ударе. - LI., 1992. - 13 с. Рукопись представлена Московским гида смели оратшишм институтом. Дсп.

в ЦБНТИ Концерна "Водетрои". Роферат опубликован в н.т.сб. "Мелиорация земель. Строительство и эксплуатация водохозяйственных объектов в стране и за рубежом". Вып. ]>"; 5, 1992 г.

6. Алыиев В .ГЛ., Мерзкан М., Мороз A.II. Методика гидравлического расчета комбинированной системы защиты водоводов от гидравлического удара. - Г.!., 1993. - 15 с. Рукопись представлена Московским ГЕДРомолиораотввш институтом. Дсп. в ЦБШ'И Концерна "Водстрой". Реферат опубликован в я.т.сб."Мелиорация земель. Строительство и эксплуатация водохозяйственных объектов в стране и за рубежом". Вил..1,"! 6, 1992 г.

Основные условие обозначения:

tf0 - скорость в трубопроводе при ус тановпвшомся двоении жидкости; Нгв - абсолютный статический (геодезический) напор; W0 - объем воздуха в ВГК при шпоре НГа ; W - объем воздуха в ВПС при абсолютном напоре И ; t ~ время; djri -диаметр отворотил в тарели обратного клапана; d{ - диаметр трубопровода; Ноа - абсолютный напор при установившемся движении вода; Натзх л #ат{-„- соответственно тксималы-шй п минимальный абсолютный напор в первом периоде колебаний; <р -объемное воздухосодер:кацце в процентах; ¿, - дайна трубопровода; ß - плотность ищеости; g - ускорено свободного падошш; f - показатель адиабаты; QT - количество теплоты; töj - 'srdf/4- - площадь живого сечения трубопровода;

- föf/rj /4 - площадь поперечного сечокия отверстия;

- коэуТдцдаопт потерь напора обратного клапана с отверстием (диафрагмы); V - скорость в трубопроводе в моыонт времош! t .