11水击
管道的水击分析与计算
管道的水击分析与计算学生姓名：某某专业：过程装备与控制工程班级：过控0704指导教师：某某2010年10月10日目录摘要 (3)关键词 (3)Ⅰ水击的产生 (3)Ⅱ水击保护方法 (3)一.增强保护 (3)二.超前保护 (3)三.泄放保护 (3)Ⅲ管道的水击分析 (4)一.水击对输油管道造成的主要危害 (4)二.管道分析的目的 (4)三.管道分析所需要的基本数 (4)四.管道分析取得的成 (4)Ⅳ水击控制及保护设施 (5)一.泄压阀 (5)二.调节阀 (6)Ⅴ水击计算 (7)一.水击波的压力增加 (7)二.水击波的传输速度和水击压强 (7)Ⅵ防止水击的措施 (9)一.增加防止水击设备 (9)二.建立安全操作体系 (10)Ⅶ结语 (10)参考文献 (11)管道的水击分析与计算摘要：输油管道的密闭流程使管道全线成为一个水力系统，管道沿线的某一点流动参数变化会在管内产生瞬变压力脉动。
该压力脉动从扰动点沿管道上下游传播，引起管道的瞬变流动进而引起的压力波动称为水击。
它引起管内压强上升，轻则噪音与振动，重则超过管内原有正常压强的几十倍甚至上百倍，以致超过了管壁材料的允许应力，造成管道和管件的变形甚至破裂。
因此，了解水击现象的发生、发展过程和计算，对削弱水击所产生的危害是十分必要的。
现代大型计算机的广泛应用，对输油管道的水击分析利用专门编制的程序进行，使得在防护方面取得了理想的经济和社会效益。
关键词：水击；水击防护；瞬变流动；防护系统；水击计算Ⅰ水击的产生管道中液体的运动状态突然改变的情况下发生（如阀门的突然关闭或突然开启，水泵的突然启动或停止，水轮机或液压油缸突然变化负载等）。
由于流速突然发生迅速变化，结果由于流体惯性，必然引起管内压强的剧烈波动，即压强的突然上升与突然下降，并在整个管长范围内传播。
压强突变使管壁产生振动，并伴有似锤之声，故将这种现象称为管内水击现象。
现代输油管道的密闭输油流程使管道全线成为一个水力系统，管道沿线某一点的流动参数变化会在管内产生瞬变压力脉动。
名词解释
1.热耗率：汽轮发电机组每生产1kWh电能所消耗的热量，它比较全面地反映汽轮发电机组热经济性最完善的经济指标2.汽耗率：汽轮发电机组每生产1kWh电能所消耗的蒸汽量3.加热器端差：上端差是指高压加热器抽汽饱和温度与给水出水温度之差；下端差是指高加疏水与高加进水的温度之差；4.凝汽器端差：凝汽器排汽压力所对应的饱和蒸汽温度与循环水出水温度的差值。
5.凝汽器过冷度：在凝汽器压力下的饱和温度减去凝结水温度称为“过冷度”。
凝结水温度低于排汽压力下的数值6. 真空：流体的绝对压力小于大气压力，称该流体处于真空状态。
7. 真空度：真空值与当地大气压的比值。
8. 过热蒸汽：蒸汽的温度高于相应压力下饱和温度，该蒸汽称为过热蒸汽。
9. 过热度：过热蒸汽的温度超出该蒸汽压力下对应的饱和温度的数值，称为过热度。
10. 汽化潜热：是指饱和水在定压下加热变成饱和蒸汽所需要的（热量）11.最佳真空：提高凝汽器真空，使汽轮机功率增加与循环水泵多耗功率的差数为最大时的真空值称为凝汽器的最有佳真空(即最经济真空)12.水击：在压力管路中，由于液体流速的急剧变化，从而造成管中的液体压力显著、反复、迅速地变化，对管道有一种“锤击”的特征，这种现象称为水锤(或叫水击)。
为了防止水锤现象的出现，可采取增加阀门起闭时间，尽量缩短管道的长度，在管道上装设安全阀门或空气室，以限制压力突然升高的数值或压力降得太低的数值。
13.循环水浓缩倍率：循环水中的CL-离子浓度与补充水中CL-离子浓度之比，称为循环水浓缩倍率。
14.差胀：转子与汽缸沿轴向膨胀之差值称为转子与汽缸的相对差胀，简称差胀。
15.极限真空：当蒸汽在末级叶片中的膨胀达到极限时，所对应的真空称为极限真空，也有的称之为临界真空16.水冲击：汽轮机水冲击，即水或冷蒸汽(低温饱和蒸汽)进入汽轮机而引起的事故，是汽轮机运行中最危险的事故之一。
17.润滑油循环倍率：循环倍率是指1小时内油在整个系统中循环的次数，即每小时使用的油量与油系统总量之比。
(完整版)水力学名词解释
1.质量力——某种力场作用在全部流体质点上的力，其大小和流体的质量或体积成正比。
2.连续介质——认为流体质点全部充满作战空间，没有间隙存在，其物理性质和运动要素都是连续分布的。
3.当量直径——把水利半径相等的远观直径定义为非圆管的当量直径。
4.渗流模型——在保持渗流区原有的边界条件和渗流量不变的条件下，把渗流看成是由液体质点充满全部渗流区的连续总流动。
5.边界层——高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层。
6.堰流——明渠无压缓流经某种障碍时，上有发生壅水，从障碍上溢流时水面跌落。
这一局部水流现象称为堰流。
7.流体质点——指微观上足够大，宏观上充分小的流体分子团。
8.理想流体——没有粘性、不可压缩的流体。
9.伯努力方程使用条件：（1）、不可压缩流体（2）、重力场（3）、恒定流（4）、过流断面是渐变流（5）、流量沿程不变（6）、Z1和Z2的取值是过流断面某一定点在同一基准面上的高度（7）、P1和P2可以都用绝对压强也可以都用相对压强。
10.明渠流动的条件：明渠均匀流只能出现在底坡不变、断面形状、尺寸、壁面粗糙系数都不变的长直顺坡渠道中。
11.明渠流动的特征：（1）、过断的形状、尺寸及水深沿程不变（2)、过水断面上的流速分布断面平均流速沿程不变（3）、总水头线、水面线及渠底线相互平行12.渗流模型——在保持渗流区原有的边界条件和渗透流量不变的条件下、把渗流看成是由液体质点充满全部渗流区的连续总流动，这就是渗流模型。
13.流线：某一确定时刻t，在流场中一定有这样的曲线存在，使得曲线上各点处的流体质点的流速都在切线方向，这样的曲线就叫做该时刻t的流线。
14.长管：在水力计算中，管道沿程阻力远远大于局部阻力，局部阻力可以忽略不计的管道15.水跃：明渠水流从急流过渡到缓流状态时，会产生一种水面突然跃起的特殊局部水里现象，既在较短的渠段内水深从小于临界水深急剧地跃到大于临界水深的现象。
16.水跌：明渠水流从缓流过渡到急流，水面急剧降落的局部水力现象，即在不长的流段内水深从大于临界水深降落到小于临界水深。
流体力学讲义第十一章非恒定流问题
流体⼒学讲义第⼗⼀章⾮恒定流问题第⼗⼀章⾮恒定流问题本章介绍了有压管流中的⾮恒定流现象——⽔击现象及其四个阶段、间接⽔击、直接⽔击、正⽔击与负⽔击的概念。
第⼀节有压管道中的⽔击⾮恒定流主要表现为压强和液体密度的变化和传播。
⼀、⽔击现象的基本概念⽔击现象（Water-hammer Phenomena）：在有压管道系统中，由于某⼀管路中的部件⼯作状态的突然改变，就会引起管内液体流速的急剧变化，同时引起液体压强⼤幅度波动，这种现象称为⽔击现象。
判断：有压管路会发⽣⽔击现象，明渠也会发⽣⽔击现象。
你的回答：错直接⽔击（Rapid Closure）：当关闭阀门时间⼩于或等于⼀个相长时，最早由阀门处产⽣的向上传播⽽后⼜反射回来的减压顺⾏波，在阀门全部关闭时还未到达阀门断⾯，在阀门断⾯处产⽣的可能最⼤⽔击压强将不受其影响，这种⽔击称直接⽔击。
间接⽔击（Slow Closure）：当关闭阀门时间⼤于⼀个相长时，从上游反射回来的减压波会部分抵消⽔击增压，使阀门断⾯处不致达到最⼤的⽔击压强，这种⽔击称为间接⽔击。
正⽔击（Positive Water-hammer）：当管道阀门迅速关闭时，管中流速迅速减⼩，压强显著增⼤，这种⽔击称为正⽔击。
负⽔击（Suction Water-hammer）：当管道阀门迅速开启时，管中流速迅速增⼤，压强显著减⼩，这种⽔击称为负⽔击。
问题：由阀门关闭造成的⽔击称为；由阀门开启造成的⽔击称为：A.正⽔击负⽔击；B.负⽔击正⽔击；C.间接⽔击直接⽔击；D.直接⽔击间接⽔击。
⼆、有压管道中的⽔击的四个阶段（图11-1、11-2）1.：增压逆波阶段⽔击波的传播现象：⼀个增压波以⼀定速度向⽔库⽅向传播的现象，⽔击压强：压强增值（或⽔头增值ΔH）称为⽔击压强。
2.：减压顺波阶段⽔击的相长：即⽔击波由管道的阀门传到进⼝后⼜由进⼝传到阀门所需的时间。
图11-1增压逆波阶段减压顺波阶段减压逆波阶段增压顺波阶段图11-23.：减压逆波阶段4.：增压顺波阶段。
管道的水击现象及其防护
管道的水击现象及其防护摘要：水击是指压力瞬变过程，是管路中不稳定流所引起的一种特殊重要现象。
本文介绍了水击现象的定义、理论、形式和形成原因。
概述了水击现象的危害并论述了管道水击的防护措施。
关键词：管道水击现象危害防护措施1 水击现象在日常生活中,我们碰到的水流不稳定现象很多。
当我们快速关闭水龙头或关闭闸阀和水轮机导水叶时,在关闭过程中,随着阀门开度的减少,管道中的流速也逐渐减小,由于水流的动量快速变化,在闸阀的上游部分将产生压力升高;而在下游部分(如在尾水管中)产生压力降低。
当开启阀门或水轮机导水叶时,管道中的流速逐渐增大,在导叶上游部分产生压力降低,而在其下游部分(如在尾水管中)产生压力升高。
特别是在水电站或水泵站的有压引水系统中,通常用导叶或阀门调节流量,以达到适应水电站出力变化或水泵站供水量变化的生产要求。
这种调节往往是快速的,因此必然引起有压引水管道中的流速发生急剧变化,伴随着将产生管道中液体内部压强迅速交替升降的水力现象。
这种交替升降的压强作用在管道、阀门或其他管道元器件上好像锤击一样,故称这种有压非恒定流为水击现象,简称水击。
交替升降的压强称为水击压强[1]。
1.1水击现象的定义水击是指压力瞬变过程，是管路中不稳定流所引起的一种特殊重要现象。
当由于某种原因引起管路中流速突然变化时，例如开关阀门过快、突然断电停泵，都会引起管内压力突然变化，造成水击。
当急剧变化的压力波波前通过管路时，产生一种声音，犹如用锤子敲击管路时发出的噪音，故水击亦称水锤[2]。
1.2水击理论1.2.1弹性水击理论考虑液体的压缩性和管材的弹性,在管道各个截面上液体的流速是位置与时间的函数,V=f(x,t)。
弹性水击理论适用于长距离和液体流速较大的管道,实践证明,这个理论与实际情况相符。
1.2.2刚性水击理论忽略液体的压缩性与管材的弹性,把管道内的液体视为一条整体的“刚性水柱”,在管道各个截面上的液体流速只是时间的函数,而与位置无关,V一f(t)。
逍遥游节选原文和翻译
逍遥游节选原文和翻译逍遥游节选原文和翻译《逍遥游》是《庄子》的首篇，在思想上和艺术上都可作为《庄子》一书的代表。
小编收集了逍遥游节选原文和翻译，供大家参考!原文：北冥有鱼，其名为鲲。
鲲之大，不知其几千里也。
化而为鸟，其名为鹏。
鹏之背，不知其几千里也，怒而飞，其翼若垂天之云。
是鸟也，海运则将徙于南冥。
南冥者，天池也。
《齐谐》者，志怪者也。
《谐》之言曰：“鹏之徙于南冥也，水击三千里，抟扶摇而上者九万里，去以六月息者也。
”野马也，尘埃也，生物之以息相吹也。
天之苍苍，其正色邪？其远而无所至极邪？其视下也，亦若是则已矣。
且夫水之积也不厚，则其负大舟也无力。
覆杯水于坳堂之上，则芥为之舟；置杯焉则胶，水浅而舟大也。
风之积也不厚，则其负大翼也无力。
故九万里，则风斯在下矣，而后乃今培风；背负青天而莫之夭阏者，而后乃今将图南。
蜩与学鸠笑之曰：“我决起而飞，抢榆枋而止，时则不至，而控于地而已矣，奚以之九万里而南为？”适莽苍者，三餐而反，腹犹果然；适百里者宿舂粮，适千里者，三月聚粮。
之二虫又何知？(抢榆枋一作：枪榆枋)小知不及大知，小年不及大年。
奚以知其然也？朝菌不知晦朔，蟪蛄不知春秋，此小年也。
楚之南有冥灵者，以五百岁为春，五百岁为秋。
上古有大椿者，以八千岁为春，八千岁为秋。
此大年也。
而彭祖乃今以久特闻，众人匹之。
不亦悲乎！汤之问棘也是已：“穷发之北有冥海者，天池也。
有鱼焉，其广数千里，未有知其修者，其名为鲲。
有鸟焉，其名为鹏。
背若泰山，翼若垂天之云。
抟扶摇羊角而上者九万里，绝云气，负青天，然后图南，且适南冥也。
斥鷃笑之曰：‘彼且奚适也？我腾跃而上，不过数仞而下，翱翔蓬蒿之间，此亦飞之至也。
而彼且奚适也？’”此小大之辩也。
故夫知效一官，行比一乡，德合一君，而征一国者，其自视也亦若此矣。
而宋荣子犹然笑之。
且举世誉之而不加劝，举世非之而不加沮，定乎内外之分，辩乎荣辱之境，斯已矣。
彼其于世，未数数然也。
虽然，犹有未树也。
夫列子御风而行，泠然善也。
蒸汽管道水击简介
庄家文
蒸汽管路水击简介
•水击的定义 •造成水击的原因 •水击现象的避免和处理
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蒸汽管路水击简介
水击
水击又称水锤，是由于蒸汽或水突然产生冲击力，使锅筒或管道发生 音响和震动的一种现象。例如，当输出的蒸汽与管道内的积水相遇时 ，部分热量被水迅速吸收，使少量蒸汽冷凝成水，体积突然缩小，造 成局部真空，因而引起周围介质高速冲击，发生巨大音响和震动。当 水击的管道被空气或蒸汽阻塞时，水不能畅通，也会发生音响和振动 。
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蒸汽管路水击简介
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蒸汽管路水击简介
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蒸汽管路水击简介
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蒸汽管路水击简介
This forms a pocket of steam surrounded by cooler condensate.
The wave expands and forms a seal around the pipe.
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蒸汽管路水击简介
The following example shows what happens when this valve is opened to drain the condensate.
Steam to User
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蒸汽管路水击简介
This rush of steam flowing above the condensate, results in a wave of condensate to form.
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蒸汽管路水击简介
水击的冲击力可超过1000 psi.
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蒸汽管路水击简介
600 psig/ 41bar - 750°F/ 399°C
P
Steam can easily condense where there is no flow. In this example, steam is flowing in the top line (steam header) from left to right, but the lower leg is blocked; therefore there is no flow in the lower leg. Heat is continuously lost through piping, and without the flow of steam delivering heat, the steam in the lower leg cools and condenses.
水击实验
（四水击实验一、实验目的要求：1、了解水击原理及水击产生的原因；2、了解水击清除的方法，水击的利用；二、实验装置：本实验仪器由恒压水箱、供水管、调压筒、水击室、压力室、气压表、扬水机出水管、水击发生阀、逆止阀、水泵、可控硅无级调速器、水泵过热保护器及集水箱等组成。
其装置如下图所示。
图1 水击装置图图中:1、恒压水箱2、扬水机出水管供水管3、气压表4、扬水机截止阀5、压力室6、调压筒7、水泵8、水泵吸水管9、供水管10、调压截止阀11、水击发生阀12、逆止阀13、水击室14、集水箱15、底座三、实验方法：1、打开供水开关；2、启动水击发生阀：启动阀11必须先向下推开，并使过水系统中的空气全部排出（打开调压筒截止阀可排出空气）。
然后松手，阀11就会自动地往复上下运动，时开时闭而发生水击。
3、测量水击压强：测量时，应全关闭阀10和4，且应关紧不漏水。
4、水击扬水实验：应全开阀4，全关阀10。
5、调压筒实验：应全关阀4，全开阀10。
6、流量调节：可通过调控可控硅无级调速器旋钮，改变流量大小。
7、其它注意事项：若供水管、压力室或阀10下部调压筒中的滞留空气未排净，或水质不洁等而导致逆止阀漏水，或集水箱水位偏低，都有可能使水击压强达不到额定值。
此时应按前述过程重新操作，或更换水质增加集水箱水量.四、实验原理：1、水击的产生和传播：水泵能把集水箱14中的水送入恒压供水箱1中，水箱1设有溢流板和回水管，能使水箱中的水位保持恒定。
工作水流自水箱1经供水管9和水击室13再通过水击发生阀11的阀孔流出，回到集水箱14。
实验时，先全关阀10和4，触发起动阀11。
当水流通过阀11时，水的冲击力使阀11上移关闭而快速截止水流，因而在供水管9的末端首先产生最大的水击升压。
并事水击室13同时承受到这一水击压强。
水击升压以水击波的形式迅速沿着压力管道向上游传播，到达进口以后，由进口反射回来一个减压波，使管9末端和水击室13内发生负的水击压强。
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清华大学水利水电工程系水力学实验室
水 力 学
流体力学
课程教学实验指示书 管道水击现象演示实验
原理简介
z 水击现象是一种典型的有压管道非恒定流问题，在水击现象中，由于压强变化急剧，必须考虑流体的压缩性及管道的弹性。
水击现象可大致作如下描述：有压管道流动的流量突变→流速突变→由于流动的惯性，造成压强大幅波动→流体的压缩性和管道的弹性使
波动在管道中以有限的速度传播。
z 以阀门突然关闭为例，将有一个增压、增密度、
增管道断面积、减流速的过程从阀门向上游传
播，压强、流速、密度、管道断面积的间断面
在管道中运动，这就是水击波。
一. 水击波的压强增值
z 在已知水击波传播速度c 的条件下，压强增量Δp 与流速大小增量Δ的关系为 v ΔΔp c =−v ρ.
二. 水击波的传播速度
z 水击波传播速度为 )d d 1d d 1(1
p A A p c +=ρρρ. 式中 K p 1d d 1=ρρ，K 为液体的体积弹性系数，p A A d d 1 反映管壁的弹性，对于直径为 D 的
圆管， δE D p A A =d d 1，
其中E 为管壁材料的弹性系数，δ为管壁厚度。
于是 δρδρE DK
K E D K c +=+=
1/)1(1.
若忽略管壁的弹性，即认为 ∞=E ，则 c K
p
0==ρρd d ，
为声波速度（水中约为1435 m/s ）。
所以
δE DK
c c +=10
. 水电站引水管的 100≈δ
D ，. c ≈1000m/s 三. 水击现象的分析
z 为了更清晰地说明水击波传播、反射、叠加的发展过程，考察上游水库与阀门间的长度
为L 的直圆管（BA ）中因阀门A 突然完全关闭发生的水击现象，认为弹性力与惯性力起主要作用，忽略水头损失和流速水头。
在理解了水击波在A 处的正反射和B 处的负反射之后，可以列出 ，c L t
/0<<c L t c L /2/<<，c L t c L /3/2<<，c L t c L /4/3<< 四个阶段水击现象的物理特性。
阶段 时段 速度变化 流速方向压强变化水击波传播方向运动状态 液体状态1
c L t /0<<v 00→ 水库→阀门增高Δp 阀门→水库 减速增压 压缩 2
c L t c L /2/<<00→−v 阀门→水库恢复原状水库→阀门 减速减压 恢复原状3
c L t c L /3/2<<−→v 00 阀门→水库减低Δp 阀门→水库 增速减压 膨胀 4 c L t c L /4/3<<00→v 水库→阀门恢复原状水库→阀门 增速增压 恢复原状
z 将2L /c 称为水击的相长，从阀门A 处开始的水击波传到上游B 处，经负反射回来的减
压波又传到A 处，所须时间为相长。
可见阀门A 处持续压力最大增值的时间最长，为一个相长。
如果逐渐关闭阀门，那么将会有一系列水击波在不同的时刻由A 处出发，假如经过一个相长之后，阀门尚未完全关闭，此时已经有早先发出的水击波成为减压波传回来，这样A 处的增压就不会达到阀门突然完全关闭时的水击增压，这种水击叫间接水
击，否则叫直接水击。
四. 调压室的作用
z在较长管道中设置调压室，缩短了管道长度，减小相长，可以缓和水击，减低水击压强。
由于调压室具有一定的贮水容量，这一边界条件使水击压强得到释放而大幅下降，并限制了水击向上游的传播。
五. 水流阻力的影响
z以上的分析都没有考虑水击现象中管道中水流所受的阻力，因此在分析阀门突然关闭引起阀门与水库之间的水击波传播四个阶段时，能量没有耗损，第四阶段终止后，水流将回复到初始状态，水击波将无休止地传播下去，各断面的水击增压随时间变化曲线呈阶梯形。
但实际上这是不可能的，各断面的水击增压随时间变化曲线呈衰减振荡形态。
实验设备
水击与调压室现象演示设备如图。
供水箱有溢流装置，可保证实验水流为恒定流。
采用容易膨胀变形的橡胶软管作实验管段，大大降低水击波速，易于演示水击波传播过程，在实验管段的上、下游端部安装接触式指示灯，以显示水击波传播往复情况。
在胶管下游安装钢管，上装快速阀门。
在阀门前安装粗玻璃管以模拟调压室，并装设压力传感器以量测不同情况下的水击压强时间变化曲线。
实验目的和要求
1.观察管道水击现象的发生、传播与消失过程，增强对水击现象的感性认识。
利用实测数
据，计算水击波的传播速度。
2.量测水击引起的压强增量，加深对水击影响的定量认识。
3.通过调压室水位振荡现象的演示，以及使用调压室前后水击压强增量的变化情况，了解
调压室消减水击压强的作用。
实验步骤
1.认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。
2.将量测仪器按图示线路接好，打开电源，预热15分钟。
3.对照实物了解仪器设备的使用方法和操作步骤，做好准备工作后，启动抽水机，打开进
水开关，使水箱充水，并保持溢流状态，使水位恒定。
4.将动态应变仪调至平衡，并将压力传感器的微应变信号输给电阻平衡箱，然后由此将信
号送至示波器，此时将绘笔调至走纸中间，可通过调节电阻平衡箱使示波器的灵敏度及偏移量为最佳值。
5.记录调压室的测管水头，用以计算动水压强值，然后关闭调压室与管道的联通阀门。
6.将管端快速阀门突然关闭，产生水击现象，水击波传播使橡胶软管膨胀凸起变化，凸起
处将电源接通则指示灯亮。
管道两端的指示灯的亮灭显示了水击波的传播过程。
用停表记录下管道两端指示灯闪亮的间隔时间。
此时示波器已记录下水击压强过程线。
7.打开调压室与实验管段间的联通阀门。
待水流恒定后重复步骤6，此时记录下的水击压
强过程线即为有调压室作用后的情况。
8.阅读思考问题，作简要回答。
分析思考问题
1.水击波的传播速度与哪些因素有关？本实验为什么要用胶皮管作为实验管段？
2.水击有何危害？为什么工程上要采用：①延长阀门启闭时间；②限制管道中流速；③设
置调压室等安全装置等措施来防止水击危害？
注意事项
1.按规定步骤使用仪器设备。
2.实验结束后，关闭各仪器开关，切断电源，关好供水阀门。