水錘影響因素

曾經(jīng)，普遍認(rèn)為越是低溫的冷凝水越可能造成嚴(yán)重的水錘。然而，實(shí)驗(yàn)卻揭示了一個(gè)驚人的事實(shí)，實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)冷凝水的溫度略低于蒸汽溫度時(shí)會(huì)對(duì)水錘的形成造成最大的影響。

更確切的講，假設(shè)當(dāng)蒸汽溫度為100℃，冷凝水溫度處于70℃~80℃時(shí)產(chǎn)生水錘的幾率要大于冷凝水溫度處于50℃~60℃時(shí)。

事實(shí)上，水錘所造成的影響是通過計(jì)算得出數(shù)據(jù)的。這個(gè)計(jì)算結(jié)果可以顯示出水錘的強(qiáng)度與蒸汽冷凝的體積的關(guān)系。(蒸汽塊)

通過三個(gè)圖表我們可以看出冷凝水的溫度情況:

左邊的圖表:蒸汽接觸到低溫的冷凝水立刻發(fā)生冷凝現(xiàn)象。如這種情況，當(dāng)有水錘發(fā)生時(shí)也只會(huì)產(chǎn)生小的蒸汽泡，不會(huì)形成大的蒸汽塊，因此只會(huì)形成小型的水錘。

中間的圖表是最大的隱患。由于冷凝水與蒸汽的溫差相對(duì)較小，在20-30℃之間。因此冷凝水不會(huì)馬上冷凝，但通過逐步的累積，當(dāng)蒸汽到達(dá)冷凝點(diǎn)時(shí)，全部的蒸汽會(huì)立刻發(fā)生冷凝。由于緩慢的冷凝時(shí)間，從而使蒸汽與冷凝水接觸的時(shí)間很長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生大量的蒸汽泡，形成大型的水錘。

右邊的圖表:蒸汽與冷凝水接觸時(shí)的溫度相同。在這種情況下，不會(huì)有蒸汽冷凝的情況發(fā)生同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生水錘。這一情況證明了當(dāng)飽和冷凝水排出疏水閥時(shí)的溫度與閃蒸汽的溫度相同時(shí)，是不會(huì)水錘產(chǎn)生的。

在蒸汽主管上由于輻射散熱的原因，會(huì)產(chǎn)生冷凝水。蒸汽在管道內(nèi)高速的流動(dòng)從而帶動(dòng)冷凝水一起流動(dòng)造成了漣漪。通過這種情況，隨著蒸汽的帶動(dòng)冷凝水在管道內(nèi)慢慢形成了一定的規(guī)模。這個(gè)就類似于由于強(qiáng)風(fēng)而形成巨大的浪。

在這種情況下，水錘現(xiàn)象發(fā)生是當(dāng)冷凝水猛烈的撞擊到彎頭或一個(gè)關(guān)閉著的閥門。

當(dāng)蒸汽損失了熱量，它會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槔淠?，其體積會(huì)比蒸汽小1000倍。因此當(dāng)蒸汽進(jìn)入接觸到低溫的冷凝水從而發(fā)生冷凝，蒸汽的體積立刻發(fā)生巨大的變化。

當(dāng)蒸汽在冷凝過程中，由于體積減小會(huì)暫時(shí)形成真空狀態(tài)，因此管道內(nèi)的冷凝水會(huì)被吸到這個(gè)真空的空間。這種情況就會(huì)形成水錘，冷凝水在管道內(nèi)形成浪涌互相的撞擊。

簡(jiǎn)而言之，管道內(nèi)的低溫冷凝水與蒸汽混合是非常危險(xiǎn)的。但這樣的情況又是非常普遍的，像在冷凝水回收系統(tǒng)中或類似的系統(tǒng)，這種是一種非常難以解決的水錘形式。

值得注意的是這種類型的水錘形式不僅僅出現(xiàn)在冷凝水回收系統(tǒng)中，也同樣會(huì)發(fā)生在蒸汽配送管道和蒸汽用設(shè)備中。

以上所提及的兩大類型水錘都會(huì)產(chǎn)生巨大的破壞，但相對(duì)而言第二種形式的水錘發(fā)生的頻率更高。

水錘的破壞力與水當(dāng)時(shí)的動(dòng)量有關(guān)，符合沖量定理。Ft=mV，即作用在閥門或管道上的壓力X作用時(shí)間=水的質(zhì)量X水的流速。

舉個(gè)例子給你聽聽吧,比如我們?cè)诼飞细咚傩旭偟钠囃蝗蛔矇α?那破壞力是不是很大?那當(dāng)一輛汽車靠在墻上(此時(shí)是靜止的)如果你突然發(fā)動(dòng)汽車加油門(此時(shí)速度較小).你覺得會(huì)給墻造成多大破壞?

水錘是在突然停電或者在閥門關(guān)閉太快時(shí),由于壓力水流的慣性,產(chǎn)生水流沖擊波,就象錘子敲打一樣,所以叫水錘。水流沖擊波來回產(chǎn)生的力，有時(shí)會(huì)很大，從而破壞閥門和水泵。水錘效應(yīng)"是指在水管內(nèi)部，管內(nèi)壁光滑，水流動(dòng)自如。當(dāng)打開的閥門突然關(guān)閉，水流對(duì)閥門及管壁，主要是閥門會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力。由于管壁光滑，后續(xù)水流在慣性的作用下，迅速達(dá)到最大，并產(chǎn)生破壞作用，這就是水力學(xué)當(dāng)中的"水錘效應(yīng)"，也就是正水錘。在水利管道建設(shè)中都要考慮這一因素。相反，關(guān)閉的閥門在突然打開后，也會(huì)產(chǎn)生水錘，叫負(fù)水錘，也有一定的破壞力，但沒有前者大。

由水錘產(chǎn)生的瞬時(shí)壓強(qiáng)可達(dá)管道中正常工作壓強(qiáng)的幾十倍甚至于數(shù)百倍。這種大幅度壓強(qiáng)波動(dòng)，可導(dǎo)致管道系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)或噪聲，并可能破壞閥門接頭。對(duì)管道系統(tǒng)有很大的破壞作用。為防止水錘需正確設(shè)計(jì)管道系統(tǒng)，防止流速過高，一般設(shè)計(jì)管子流速應(yīng)小于3m/s，并需控制閥開、閉速度。

因開泵、停泵、開關(guān)閥門過于快速,使水的速度發(fā)生急劇變化,特別是突然停泵引起的水錘,可以破壞管道、水泵、閥門,并引起水泵反轉(zhuǎn),管網(wǎng)壓力降低等。水錘效應(yīng)有極大的破壞性:壓強(qiáng)過高，將引起管子的破裂，反之，壓強(qiáng)過低又會(huì)導(dǎo)致管子的癟塌，還會(huì)損壞閥門和固定件。在極短的時(shí)間里，水的流量從零猛到額定流量。由于流體具有動(dòng)能和一定程度的壓縮性，因此在極短的時(shí)間內(nèi)流量的巨大變化將引起對(duì)管道的壓強(qiáng)過高和過低的沖擊。壓力沖擊將使管壁受力而產(chǎn)生噪聲，猶如錘子敲擊管道一樣，故稱為水錘效應(yīng)。

?水錘效應(yīng)是一種形象的說法.它是指給水泵在起動(dòng)和停止時(shí)，水流沖擊管道，產(chǎn)生的一種嚴(yán)重水擊。由于在水管內(nèi)部，管內(nèi)壁是光滑的，水流動(dòng)自如。當(dāng)打開的閥門突然關(guān)閉或給水泵停止，水流對(duì)閥門及管壁，主要是閥門或泵會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力。由于管壁光滑，后續(xù)水流在慣性的作用下，水力迅速達(dá)到最大，并產(chǎn)生破壞作用，這就是水力學(xué)當(dāng)中的"水錘效應(yīng)"，也就是正水錘。相反，關(guān)閉的閥門在突然打開或給水泵啟動(dòng)后，也會(huì)產(chǎn)生水錘，叫負(fù)水錘，但沒有前者大。

水錘作用大小則視發(fā)電水路之流量與水頭落差(指管路兩頭落差)，瞬間流量與水頭落差愈大，造成流速愈快，相對(duì)地水流的慣性動(dòng)量愈大，產(chǎn)生水錘作用所造成之巨大壓力更是驚人，有可能造成設(shè)備之損害，因此通常會(huì)有泄壓裝備將管內(nèi)壓力宣泄，減低管內(nèi)水流造成沖擊波持續(xù)震蕩。參見:如何減緩水錘作用力

水錘作用之發(fā)生并不僅在水流，流體(包括:氣體、液體及氣液混合體)之管路流動(dòng)，均有可能產(chǎn)生水錘作用。