Kaj je vodni udarec?
Vodni čmok ali hidravlični šok je pojav, ki ga lahko razumemo kot nenadno stikovanje hitro se gibajoče trde mase z vmesnico v cevnem sistemu, ki jo lahko predstavlja loki, ventil itd. Tako je vodni čmok definiran kot nenaden naraščaj tlaka zaradi ovire za gibanje tekočine ali spremembe smeri.
Primer Se zgodi med nalaganjem ali segrevanjem daljše parašnje cevi med začetnim zagonom in tudi zaradi mešanja para in kondenzata. Vodni čmok se pogosto zgodi, soznanljivo in ne soznanljivo v našem vsakdanjem življenju – ko nenadno odpremo in zapremo vodni kran v kopalnici med kopanju rezultira v vodnem čmoku. (dejanje hiterga vklop/izklop omarija).
Nedopostojna koncepta o vodnem čmoku
Številni termohidravlični pojavi, kot so podani v tabeli, so pogosto napačno označeni kot vodni čmok. Posledice pojavov vključujejo šoke, kot so hidravlični in termični. Vodni čmok se glavno zgodi zaradi pomanjkanja zavedanja in napačnih praks vzdrževanja in upravljanja. V primeru vodnega čmoka je pravilo "preprečevanje je boljše od zdravljenja" resnično.
Termodinamični pojav |
Lokacija pojava |
Vodni čmok |
V parskih cevih in zaglavnicah |
Vodni pistonski (nestabilne horizontalne valovanje) |
Skladna tanka (kot deaerator) |
Bliski kondenzacije in šok evaporacije |
V deaeratorjih |
Vodni indukcija, izkrivljanje rotorja ali korpusa |
V parski turbini in parski cevi |
Pojav vodnega čmoka
Ko par zapusti kotlo, mora potovati določeno razdaljo, preden pride do točke uporabe (parska turbina ali kakšen drug toplotni menjalnik) in med procesom potovanja par začne izgubljati toploto. Kot posledica, par v cevi začne kondenzirati. Med začetkom delovanja stopnja nastanka kondenzata (ustvarjenega iz kapljic vode) je zelo visoka, ker se celotni sistem začne s hladnega stanja ali hladnega zagona.
Med delovanjem te kapljice kondenzata začnejo nabiranje duž dolžine parskih cevi in tako oblikujejo trdo telo kondenzata, kot je prikazano na danem
Kondenzacija povzroči oblikovanje vodnih kapljic. Počasno kondenzat začne nabirati duž dolžine cevi in oblikuje trdo telo. Ko to telo naleti na kakšno oviro, kot je orifis, ventil ali lok, ta ovira bo nenadno ustavila trdo telo. Med tem postopek kinetična energija trdega tela se spremeni v tlakovno energijo in cevna omrežja morajo s tem soočiti.
Vpliv vodnega čmoka
Je potrebno razumeti resen vpliv vodnega čmoka na opremo, uporabljeno v tovarnah. Podan primer jasno razlaga uničujočo naravo vodnega čmoka:
Za nasycen par je priporočena hitrost 25 do 35 metrov na sekundo
Za vodo v cevnem omrežju je priporočena hitrost 2 do 3 metra na sekundo
Ko se pojavi vodni čmok, kondenzatski slug vleče par in tako vodni slug potuje s hitrostjo, enako hitrosti para, ki je desetkrat večja od hitrosti vode. Torej je vodni čmok vedno povezan z zelo visokim tlakom.
Faktorji, ki pomagajo pri izogibanju vodnemu čmoku
Parski sistem je zelo kompleksen in dinamičen, zato je izogibanje vodnemu čmoku izziv. Vendar s pomočjo najboljših inženirskih praks je njegov pojav lahko enostavno preprečen z uporabo:
Ustrezen nagib bi moral biti zagotovljen v parskih cevih v smeri pretoka.
Namestitev parskih pasti na redkih intervalih in to tudi na najnižjih točkah. Namestitev parskih pasti na najnižjih točkah zagotavlja odstranitev kondenzata iz sistema.
Obvisanje cevi povzroči oblikovanje kondenzata v cevnem omrežju in lahko poveča možnost pojava vodnega čmoka. Torej parskim cevima bi morale biti pravilno podprte, da se izognemo obvisanju.
Standardne postopke zagona so potrebni za hladnega zagona tovarne. Operaterji bi morali biti pravilno usposobljeni, da se skrbijo za počasno odpiranje izolacijskega ventila.
Pravilno merilo odpornih vrečkov, da se zagotovi, da kondenzat ne sme preskočiti ali preprosto prebiti. Namen odpornih vrečkov ne bi smel biti tak, da zbirajo vse kondenzate in jih prenašajo skozi past.
Tip reduktorjev bi moral biti ekscentričen namesto centričnih reduktorjev.
Vodni čmok v elektrarnah
Vodni čmok nastane, ko voda, pospešena z tlakom para ali nizkotlačnim prazninom, je nagle ustavljena s strani ventila ali priključka, kot sta lok ali tee, ali na površini cevi. Hitrosti vode lahko veliko presegajo običajno hitrost para v cevi, še posebej, ko se vodni čmok dogaja ob zagonu.
Ko so te hitrosti uničene s strani udara, se kinetična energija v vodi spremeni v tlakovno energijo in na oviro se nanese tlakovni šok. V lažjih primerih je to povzročilo šum in morda premikanje cevi.
Bolj težji primeri vodijo do razbitja cevi ali priključkov s skoraj eksplozivnim učinkom in posledično izstopanjem živega para na mestu razbitja. Razbitje cevi ali komponent parskih sistemov lahko izmete fragmente, ki lahko povzročijo poškodbe ali smrt.
