一、计算锤击波的传播速度C的儒柯夫斯基公式为:
二、计算锤击波的第一相长T:T=2×L÷C 式中L为管路长度,此处取L=750m,C为锤击波速度,以最大的C计算将得到最短的T 以最大的C计算将得到最短的T短=2×750÷1114.48=1.35秒 以最小的C计算将得到最长的T长=2×750÷1073.59=1.40秒 可以看出,当阀门关闭时间Ts=8秒时,Ts大于T,管道内产生的锤击波为间接水锤。 管路越长,T越大,T/Ts越大,水锤升压也越大。
高考三、计算管路流速 根据标书:DN1000管道设计流量3.5m³/s,换成流速Vo=Q/(πr2)=3.5÷(3.14159×0.52)=4.456m/s DN1200管道设计流量4.65m³/s,换成流速Vo=Q/(πr2)=4.65÷(3.14159×0.62)=4.11m/s
四、按间接水锤公式计算,水锤增压 △p=ρ×C×Vo×T/Ts =1000×1114.48×4.456×1.35÷8=838033 Pa ≈83.8 m水柱 △p=ρ×C×Vo×T/Ts =1000×1073.59×4.11×1.40÷8=772179 Pa ≈77.2 m水柱
五、根据阀门设计手册给出的水锤升压简易计算公式 公式来源:《阀门设计手册》P451,2000.4年版,杨源泉主编 《阀门设计》P238,1975年版,沈阳阀门研究所 关闭阀门水锤升压计算公式为△p=0.004Q/At 单位Kgf/cm2 此公式经单位换算同等变换后,等效于△p=144*Vo/t,单位m水柱 在本例中,Vo=4.456(4.11)m/s,关阀时间8s,计算得 △p=144*4.456(4.11)= 80.21(73.98)m水柱。 可以看出,应用该公式所得计算结果与儒柯夫斯基公式的计算结果误差在5%以内。
六、根据上述两种来源的公式计算,在设定的流速和8秒关阀的情况下,管路中产生的水击升压会达到约80m水头。 七、根据标书,电站设计水头为102米,最大静水头未知。设最大静水头为102m,加上最大水锤升压水头83.8m,按最危险水头186米计算管道壁厚如下(以下取计算P=186m≈1.86MPa):
八、一般情况下,管路水锤升压最好不要超过最大实际水头的30%,若以此为目标反推关阀时间,则可求得关阀Ts’≈21秒,分为两阶段关闭,第一阶段3~5秒快关,关闭阀门约80%开度,后约15s慢关,关闭剩余开度。