1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z procesem uderzenia hydraulicznego w przewodach sztywnych oraz zjawiskami towarzyszącymi temu procesowi. Badania obejmują m.in. porównanie przebiegów ciśnienia w układzie podczas uderzenia hydraulicznego wywołanego zamknięciem ręcznego zaworu kulowego lub zaworu elektromagnetycznego.

1. Schemat stanowiska:

1. zbiornik wody

2. zawór kulowy ZK1

3. pompa wirowa

4. zawór kulkowy ZK2

5. zawór zwrotny

6. zbiornik walcowy

7. rura miedziana

8. manometr glicerynowy

9. zawór kulkowy ZK3

10. zawór elektromagnetyczny

11. zawór kulkowy ręczny

12. przepływomierz

13. zawór regulacji przepływu

14. piezoelektryczny czujnik ciśnienia

15. wzmacniacz sygnału

16. karta przetwornika analogowo-cyfrowego

17. komputer z oprogramowaniem

1. Przebieg ćwiczenia:

1. Włączamy zasilanie przepływomierza, pompy, wzmacniacza sygnału i komputera

2. Ustawiamy zawory kulowe 2 i 4 w odpowiednich położeniach

3. Ustawiamy i notujemy wydatek zadany przez prowadzącego zajęcia

4. Uruchamiamy na komputerze program „Uderzenie hydrauliczne”

5. Odpowiednio konfigurujemy otworzony program

6. Rozpoczynamy rejestrację przebiegu ciśnienia, wybierając opcję START z menu RUN programu

7. Zamykamy szybkim ruchem zawór kulkowy 11, co spowoduje powstanie uderzenia hydraulicznego w przewodzie

8. Po ustabilizowaniu się wartości ciśnienia w układzie otwieramy zawór

9. Kończymy rejestracje, wybierając opcję STOP z menu RUN

10. Powtarzamy pomiary dla 3 różnych wydatków z Q₁ > Q₂ > Q₃

1. Tabela pomiarowa:

L.p.	Nazwa pliku	Opis próby	Q[dm^3/s]	Pmax[MPa]
1	RR1.txt	Szybkie zamykanie zaworu kulowego –wydatek duży	0,9437	5,737
2	RR2.txt	Szybkie zamykanie zaworu kulowego –wydatek średni	0,5896	5,334
3	RR3.txt	Szybkie zamykanie zaworu kulowego –wydatek mały	0,3064	2,881

5.Obliczenia:

Dane do obliczeń:

d = 20 mm

ρ = 1000 kg/m³

d = 1 mm =0,001 m

L = 75 m

∆δ = 10^-5 m

∆d = 10^-4 m

|∆Q/Q| = 0,005

E₀ = 2,03·10⁹ [N/m²]

E_Cu= 1,25·10¹¹ [N/m²]

E₀/E_Cu=0,016

Przykładowe obliczenia dla pomiaru 2:

6. Tabela wynikowa:

L.p.	w[m/s]	T[s]	pm[MPa]	co[m/s]	c[m/s]	p[MPa]	αc[%]	αp[%]	αce[%]	αpe[%]
1	3,00	0,25	5,74	600,00	1240,30	3,73	0,18	1,68	51,62	-53,99
2	1,88	0,18	5,33	833,33	1240,30	2,33	0,18	1,68	32,81	-129,16
3	0,98	0,15	2,88	1000,00	1240,30	1,21	0,18	1,68	19,37	-138,17

6. Wykresy:

Pierwsza pomiar:

Drugi pomiar:

Trzeci pomiar:

6. Wnioski:

• Podczas ćwiczenia mogliśmy zaobserwować zjawisko uderzenia hydraulicznego które polega na szybkiej zmianie ciśnienia w przewodzie wywołanej przez gwałtowne zamknięcie zaworu;

• Badanie zostało przeprowadzone dla trzech różnych wydatków;

• Dla największego wydatku otrzymaliśmy najwyższą średnią prędkość przepływu wody przez przewód która wynosi 3 m/s

• Wraz ze zmniejszeniem przepływu okres fali uderzenia hydraulicznego zmniejszał się;

• Im większy przepływ tym większe wartości ciśnienia maksymalnego p_m;

• Rzeczywista szybkość fali uderzeniowej z otrzymanych wykresów zwiększa się wraz ze zmniejszeniem przepływu;

• Ciśnienie wywołane uderzeniem hydraulicznym przy nagłym całkowitym zamknięciu zaworu jest największe dla maksymalnego przepływu;

• Błąd względny szybkości rozchodzenia się fali uderzeniowej c i ciśnienia wywołanego uderzeniem p jest mały i wynosi odpowiednio 0,18% i 1,68%;

• Błąd względny odpowiadający błędowi bezwzględnemu szybkości rozchodzenia się fali wynosi ok 52% dla maksymalnego wydatku, a dla najmniejszego wydatku ok 20%

• Błąd względny odpowiadający błędowi bezwzględnemu ciśnienia wywołanego uderzeniem wynosi ok -54% dla maksymalnego przepływu i ok -140% dla najmniejszego przepływu.