水锤作用

编辑:枭鸟网互动百科 时间:2020-01-28 15:27:44
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或称水击,意指水流于长管路中流动,此时若将管路下游之阀门快速关闭,水流之流动具有惯性之动量,因此水流之惯性动量持续往前推挤,造成管内压力急速上升,造成管路受到破坏。
中文名
水锤作用
外文名
Water Hammer
每    秒
1000米
水    击
意指水流于长管路中流动

水锤作用水锤作用(Water Hammer)

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水锤作用大小则视发电水路之流量与水头落差(指管路两头落差),瞬间流量与水头落差愈大,造成流速愈快,相对地水流的惯性动量愈大,产生水锤作用所造成之巨大压力更是惊人,有可能造成设备之损害,因此通常会有泄压装备将管内压力宣泄,减低管内水流造成冲击波持续震荡。参见:如何减缓水锤作用力
水锤作用之发生并不仅在水流,流体(包括:气体、液体及气液混合体)之管路流动,均有可能产生水锤作用。

水锤作用水锤作用过程

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该产生之压力以水中之音速往上游传递为压力波,并逐渐停止水流,当压力波传抵管路上游出口,则压力被释放。此时,因管内之压力大于上游出口外之压力,导致管中水流开始往上游出口回流。当此回流抵阀门时,因阀门为关闭状态,造成阀门处产生负压波,水流又趋于静止。该负压波再度传抵管路上游出口,造成水流再度往管路中流进。如此水流持续在管中震荡,因受管壁摩阻力之影响及管路上游水流进出之阻力影响,该水流震荡强度将逐渐缩小,直至水流完全停止。
当高速行进之列车进入隧道,重击隧道内之空气亦会产生高压波,该高压波如同水锤作用之压力波在隧道内传递,并逐渐将隧道内之空气加速,则被称之为活塞效应

水锤作用强度概算

水锤作用所产生之压力在不考量管路之摩阻力情况下其值大约为水之密度与音速及流速改变量之乘积,水之密度每立方米约为1000公斤、固定钢管中水传递之音速一般大于每秒1000米,若水之流速原为每秒1米,因阀门突然瞬间关闭使得流速变停止,则其产生之压力便为1百万帕(Pa),若管路之面积为1平方米,则其作用力可达1百万牛顿。

水锤作用实例

台北市立动物园基于政府经济日益紧缩及节约能源双管压力下,负责水、电的工作人员绞尽脑汁开源节流,同时发挥专业创意,让‘电磁阀’小兵立大功,替动物园节省年近4千度的电力,同时避免每年产生2至3次水管爆裂的危机,让游客和动物有安全的参观和生活空间。
南化水库连通管路爆管有可能为管路无法抵挡水锤作用所产生之压力。

水锤作用解决方法

水力发电输水路与钢管之间常设有平压塔,便是在减缓水锤之压力波往水路上游传递之强度,或于管路间设置释压阀将过大之压力予以释放,有些气体管路则设置有气室(air chamber),等等。但最为有效、最低成本的安全做法是:开启或关闭阀门时,阀门之开孔避免过快关闭,换言之,不要使管路中之水流速度发生遽烈改变。[1] 
参考资料
词条标签:
科技