水击现象
水击现象资料
02
• 阻尼：流体在管道或设备中 的摩擦、碰撞等 • 惯性：流体在运动过程中具 有的保持原有速度的性质
水击现象的主要类型及其特点
水击波：当流 体中的压力波 以音速传播时， 称为水击波
01
• 特点：传播速度快，能量大， 易导致管道和设备损坏
蒸汽水击：当 蒸汽与液态水 混合时，由于 密度差异和速 来自差异而产生 的水击现象03
水击现象的预防与应对措施
设计阶段的预防措施与方法
合理设计：在设计阶段，充分考虑管道和设备的水 击承受能力，合理选择管径、壁厚等材料
• 管径：选择合适的管径，以减小流体 在管道中的流速，降低水击风险 • 壁厚：选择合适的壁厚，以提高管道 的强度和刚度，抵抗水击冲击力
缓冲装置：在管道和设备上设置缓冲装 置，以减小水击现象的影响
水击现象深度解析
01
水击现象的基本概念与原理
水击现象的定义及其成因
水击现象是指 在流体（如水） 中，由于流速 突变或压力突 变而导致的现
象
01
• 流速突变：如阀门突然关闭、 泵的启停等 • 压力突变：如流体在不同高 度的压力变化
成因：水击现 象主要是由于 流体在管道或 设备中受到阻 尼和惯性作用
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水击现象的研究进展与展望
水击现象的研究现状及分析方法
• 研究现状：水击现象的研究已取得一定的成果，但仍存在一些问题和挑战 • 理论研究：水击现象的理论研究已取得一定的进展，但仍有待进一步完善 • 实验研究：水击现象的实验研究相对较少，需要进一步开展
• 分析方法：水击现象的分析方法主要有数值模拟、实验研究和现场监测等 • 数值模拟：通过建立数学模型，对水击现象进行模拟分析，预测水击现象的发生和发展 • 实验研究：通过实验装置，对水击现象进行实验研究，验证理论分析和数值模拟的结果 • 现场监测：通过对管道和设备的现场监测，收集实际运行数据，为水击现象的研究和分析提供依据
第九章水击
三、水击特性
(1)水锤压力实际上是由于水流速度变化而产生的惯性力。 (1)水锤压力实际上是由于水流速度变化而产生的惯性力。 水锤压力实际上是由于水流速度变化而产生的惯性力
当突然启闭阀门时，由于启闭时间短、流量变化快， 当突然启闭阀门时，由于启闭时间短、流量变化快，因而水锤压力往往 较大，而且整个变化过程是较快的。 较大，而且整个变化过程是较快的。
（9-6） （9-7）
（9-4） （9-5）
Eh ) Kf = ( 2 1 − µ c r1
100 K 0 Kr = r2
钢衬抗力系数， 式中 KS ——钢衬抗力系数，按式（9-2）计算， 钢衬抗力系数 按式（ ）计算， r=r1，为回填混凝土内半径，m； ，为回填混凝土内半径， ； Kh为回填混凝土抗力系数；Kf为环向钢筋抗力 为回填混凝土抗力系数； 系数； 为围岩单位抗力系数； 系数；Kr为围岩单位抗力系数；K0为岩石单位抗力 系数。 为隧洞开挖直径， 为混凝土泊松比； 系数。r2为隧洞开挖直径，m; µc为混凝土泊松比； 其他符号意义同前。 其他符号意义同前。
（9-1） ） 2 E w 1 + kr ——水的体积弹性模量。在一般压力和温度下， =2.06×106KPa 水的体积弹性模量。 水的体积弹性模量 在一般压力和温度下， w × E
a =
式中
Ew
水体密度， 水体密度 大小与温度有关，温度越高，密度越小， ρ W ——水体密度，大小与温度有关，温度越高，密度越小，一般 ρ W=1000Kg/m3 为声波在水中的传播速度， 为声波在水中的传播速度 一般为1435m/s; Ewρw ——为声波在水中的传播速度，一般为 压力管道半径， 压力管道半径 r ——压力管道半径，m; K——压力管壁抗力系数，不同材料管道，各取不同数值。 压力管壁抗力系数，不同材料管道，各取不同数值。 压力管壁抗力系数
水击的名词解释
水击的名词解释水击是指在液体管道中由于突然关闭阀门、快速关泵或其他原因引起的水流的冲击现象。
水击通常伴随着巨大的压力波、噪声以及可能的管道破裂或设备损坏。
这一现象不仅常见于日常生活中的供水系统和给水排水工程，也在许多工业领域中发生。
水击的发生原因可以从物理和工程角度来解释。
当液体管道中的流动状态发生突变时，液体的动能会突然丧失，产生超压现象，导致水击发生。
水击的原因包括管道突然关闭、泵的快速关停、闸阀闸板突然关闭、水流速度突变等。
水击现象并非仅仅是水管爆裂或水龙头噪声大的表面问题。
它也可能给管道系统带来许多隐藏的问题，如管道的振动和应力集中，设备的磨损和损坏等。
特别是对柔性管道而言，由于其较低的刚度，更容易受到水击的影响，因此在工程设计和运行中需要特别注意。
在日常生活中，我们常常会遇到水击现象。
当我们在家中使用水龙头，突然关闭水流，就会听到明显的噪音，这就是由于水击效应导致的。
同样，在供水系统中，当阀门关闭速度过快时，也会产生水击现象。
这不仅会给管道系统带来噪声问题，还可能对管道和水泵等设备造成损坏。
工程领域中，水击问题更加复杂且严重。
例如，在一座大型水电站中，当发电机组突然停机，液压系统急速关闭时，就会产生严重的水击现象。
这不仅可能损坏供水系统中的各种设备，还可能对整个水电站的运行安全造成威胁。
为了解决水击问题，工程师们采取了一系列的措施。
其中包括增加管道的刚度和强度，安装减压泄水装置，调整闸阀关闭速度，使用液压缓冲器等。
这些方法可以减缓或消除水击现象，并保护管道系统和设备的安全运行。
此外，研究水击现象对于改进水力学理论和工程实践也具有重要意义。
通过深入研究水击的发生机理和规律，可以优化管道系统的设计和运行方案，提高水力设备的工作效率，减少能源消耗和环境污染。
总之，水击是一种由于液体流动突变引起的冲击现象，它在日常生活和工程实践中都非常常见。
水击不仅会产生噪声和管道破裂等问题，还可能对工程设备带来隐藏的损害。
水击(水锤)
水击：又名水锤，在有压管道系统中，由于某一管路元件工作状态的改变，使液体流速发生急剧变化，同时引起管内液体压强大幅度波动的现象。
它是有压管道非恒定流问题中的一种。
管道中任一段面的流速、压强、液体的密度及管道直径，不仅与空间位置而且与时间有关。
它可能导致管道系统强烈震动、噪声和空蚀，甚至使管道严重变形或爆裂。
管道系统中阀门的急剧关闭及开启、水泵突然停机，以及在水电站运行过程中，由于电力系统负荷的改变而迅速启闭导水叶或闸阀等，都会产生水击。
具体到蒸汽管道，主蒸汽管道内疏水不彻底,残存有少量凝结水,高温蒸汽遇冷凝结,体积缩小，产生局部真空，水滴高速冲向真空区域,从而产生水击。
还有疏水管道内压力小于冷凝水的饱和压力造成了二次汽化，也是水击的原因。
解决的措施：1.按规程进行通汽操作，暖管之前打开疏水阀疏水，特别注意要缓慢开启阀门。
2.保持正常的疏水，及时排除冷凝水，避免汽水共存而发生水击。
3.稍微提高冷凝管操作压力，避免二次汽化。
水击water hammer有压管道中，液体流速发生急剧变化所引起的压强大幅度波动的现象。
管道系统中闸门急剧启闭，输水管水泵突然停机，水轮机启闭导水叶，室内卫生用具关闭水龙头，都会产生水击。
水击可导致管道系统的强烈震动，间接水击的计算需要知道流速随时间变化的关系，产生噪声和气穴。
掌握水击压强的变化规律对输水管道的设计，对消减水击的破坏作用，有很大的实际意义。
水击的基本问题是最大压强的计算，最大压强一般出现在发射波断面（如阀门处）。
水锤water hammer又称水击。
水(或其他液体)输送过程中，由于阀门突然开启或关闭、水泵突然停车、骤然启闭导叶等原因，使流速发生突然变化，同时压强产生大幅度波动的现象。
水锤效应是一种形象的说法.它是指给水泵在起动和停车时，水流冲击管道，产生的一种严重水击。
由于在水管内部，管内壁是光滑的，水流动自如。
当打开的阀门突然关闭或给水泵停车，水流对阀门及管壁，主要是阀门或泵会产生一个压力。
55水击现象汇总
同时压力升高ph。然后相邻的另一层液体也停止了 流动，压力也相应升高ph。这种压力升高以水击波
的传播速度c由阀门N处一直向管道进口M传播。经 时间 t L / c 传到管道进口，这时整个管道中压力 都升高到p+ph。液体受到压缩，密度增高，管壁膨 胀，这是一个减速增压的压缩过程。
水击简介
一、水击现象
当液体在压力管道中流动时，由于某种外界原 因（如阀门的突然开启或关闭，或者水泵的突然 停车或启动，以及其它一些特殊情况）液体流动 速度突然改变，引起管道中压力产生反复的、急 剧的变化，这种现象称为水击（或水锤）。
二、危害
①水击现象发生后，引起压力升高的数值，可能达 到正常压力的几十倍甚至几百倍，而且增压和减 压交替频率很快，反复的冲击会使金属表面损坏， 打出许多麻点，轻者增大了流动阻力，重者损坏 管道及设备，使其产生变形，严重时会造成管道 的破裂。
由于流体的惯性作用，管中流体仍以速度v向下 流动，但阀门关闭，流体被阻止，于是又重复刚 才的过程。
五、水击压强计算
控制体轴向合外力： ( p ph )A pA ph A
控制体内流体轴向动量变化： m(v2 v1) Ac(dtA
Ac(dt)v
dt
Acv
得水击压强： ph cv
六、消除水击的措施
① 尽可能的延长阀门的启闭时间，缩短管道长度。
② 减小流速。（一般液压系统中最大流速限制在5～7m/s 左右,给水管网中3m/s）。
③ 采用过载保护，在可能产生水击的管道中装设安全阀、 调压塔、溢流阀和蓄能器等以缓冲水击压力。
④ 增加管道弹性，例如液压系统中，铜管和铝管就比钢 管有更好的防水击性能，或采用弹性较大的软管，如橡胶 或尼龙管吸收冲击能量，则可更明显地减轻水击。
水击现象名词解释
水击现象名词解释水击现象名词解释：一般来说，液体都具有粘滞性，同时它们在其中的运动还伴随着类似气泡上升时所产生的剪应力的粘性剪切力的作用。
因此当液体或气体运动时，若其速度比相邻物体的速度大，就会使其周围的空气受到压缩，并产生负压，这种现象称为水击。
通常把在弹性介质中受到超过介质强度下限的外力作用时，所产生的压缩现象称为高压弹性效应，而把在非弹性介质中受到外力作用时，所产生的压缩现象称为高压液化效应。
水击现象发生在粘滞性液体或固体的表面，但在真空或高压条件下也会发生，在机械加工和冶金过程中，液体或固体物料都会遇到水击现象。
造成液体或固体材料在表面上形成水击的原因很多，主要有：(1)毛细管吸附水击例如，水龙头在开启的瞬间由于温差变化而使水产生毛细管作用，由此而产生大量的水珠，在冷热的交替之中就形成了水击现象。
另外，像蒸汽机等设备，为了增大输出功率，往往在蒸汽管道中引入一些较粗的管子，称为“蛇管”，蒸汽在进入蛇管时，也会因摩擦产生大量的水滴，最终形成水击现象。
(2)外部压力水击液体在密闭的容器里或者是充满液体的真空容器里，当受到外部的压力，即静压力或者负压力作用时，液体会产生水击现象。
例如，在海底打井时，若不对井底的情况进行考察，而贸然下钻，就可能导致发生水击现象，使钻井无法继续进行。
(3)电离水击3)边界层的流动当液体从层状介质内部渗出时，在边界层处往往会发生剧烈的流动，这样就可能在边界层上形成水击现象。
例如，在地下采油过程中，如果注水不够均匀，那么在地层边缘的地方就有可能形成高压区，使边界层上移，从而形成水击现象，从而影响注水。
(4)电化学水击当水溶液中的各个离子不断生成和消失时，也会产生水击现象，例如，在电镀过程中，水溶液中的氢离子不断生成和消失，就会在阴极上形成电流，从而在阳极上产生氢气，这就是电化学水击现象。
(5)扩散水击当气泡向前运动时，如果受到流体的阻碍，这些气泡将被迫改变自己位置、减慢甚至停止膨胀；与此同时，已经达到平衡后正好稳定存在起伏波浪式振荡的小室壁又重新恢复活跃的激励源—微型涡旋（微团）。
水击
1 水击及其危害水击是压力管道中一种重要的非恒定流。
当压力管道中的流速因外界原因而发生急剧变化时，引起液体内部压强迅速交替升降的现象，这种交替升降的压强作用在管壁、阀门或其他管路元件上好像锤击一样，称为水击。
水击引发的压强的升高或降低，有时会达到很大的数值，处理不当将导致管道系统发生强烈的震动，引起管道严重变形甚至爆裂。
因此，在压力管道引水系统的设计中，必须进行水击压力计算，并研究防止和削弱水击作用的措施。
2 水击压力防护措施为确保管道安全运行，除在设计中慎重考虑外，更应加强管理，制定和遵守严格操作规程。
水击压力计算公式表明：影响水击压力的主要因素有阀门起闭时间、管道长度和管内流速，因此，可针对以上因素在管道工程设计和运行管理中采取以下措施来避免和减小水击危害。
（1）操作运行中应缓慢启闭闸门以延长闸门启闭时间，从而避免产生直接水击并可降低间接水击压力。
（2）由于水击压力与管内流速成正比，因此在设计中应控制管内流速不超过最大流速限制范围。
但有时管道中的流量是一定的，管径一般由动能经济计算确定，减小流速意味着加大管径。
用减小流速的办法降低水击压强，往往是不经济的，一般并不采用。
但在一定的条件下，例如适当的加大管径可以免设调压井时，采用这一措施可能是合理的。
（3）由于水击压力与管道长度成正比，因此在设计中可隔一定距离设置具有自由水面的调压井或安装安全阀和进排气阀，以缩短管道计算长度并消减水击压力。
减压阀适用于引水管道较长和不担任调频任务的中小型水电站是比较经济的。
但由于减压阀在电站机组增加负荷时不起作用，不能改善电站运行的稳定性，电站在变动小负荷（机组额定出力15％以下）时减压阀不动作，因而恶化了机组的速动性，这种一般采用调压井减小水击压强。
水击压头H=a•△V/g= a•(V0－V)/g其中：V0－水击前的流速，米/秒V－水击后的流速，米/秒g－重力加速度，米/秒2a－水击波传播速度，米/秒，与管径、壁厚、管道材质、管道弹性模量、介质密度、介质的体积弹性系数、管道的固定情况有关可见，对输送某种介质的某条管道，水击压头的大小与水击时管道流速的变化量成正比（注意流速应有方向性，假设某方向为正，即反方向应为负）第四节输油管道中的水击一、水击产生的原因及其危害水击现象，是指在压力管路中，由于某种原因而引起流速变化时，引起的管内压力的突然变化。
5.5 水击现象概述
三、应用
水锤泵（又称水锤扬水机）就是利用水击压力变化反复工作的，
且不需要任何其它动力设备。
四、水击的传播过程
长度为 L的管道，上游M点连接水池，下游N点装有 闸门，水击前管道内的流动速度为v。 1．压缩过程 阀门突然关闭，首先在 N-N断面上液体停止了流动， 同时压力升高ph。然后相邻的另一层液体也停止了 流动，压力也相应升高ph。这种压力升高以水击波 的传播速度c由阀门N处一直向管道进口 M传播。经 时间 t L / c 传到管道进口，这时整个管道中压力 都升高到p+ph。液体受到压缩，密度增高，管壁膨 胀，这是一个减速增压的压缩过程。
4．膨胀恢复过程 膨胀过程结束后，由于容器内的压力高于管道内 的压力，在压差的作用下，液体以速度v 流向管 内,最先使管道进口M处的压力恢复到正常情况。 然后压力的恢复由 M断面以水击波的传播速度c 向N断面传播。从关闭阀门时算起，经过时 间 t 4 L / c ，完成了增速增压的膨胀恢复过程， 使整个管道中液体的压力、密度都恢复到了正常 值，完成了一个周期的水击变化过程。 由于流体的惯性作用，管中流体仍以速度v向下 流动，但阀门关闭，流体被阻止，于是又重复刚 才的过程。
水击简介 一、水击现象
当液体在压力管道中流动时，由于某种外界原 因（如阀门的突然开启或关闭，或者水泵的突然 停车或启动，以及其它一些特殊情况）液体流动 速度突然改变，引起管道中压力产生反复的、急 剧的变，这种现象称为水击（或水锤）。
二、危害
①水击现象发生后，引起压力升高的数值，可能达
到正常压力的几十倍甚至几百倍，而且增压和减 压交替频率很快，反复的冲击会使金属表面损坏， 打出许多麻点，轻者增大了流动阻力，重者损坏 管道及设备，使其产生变形，严重时会造成管道 的破裂。 ②压力的反复变化会使管壁及设备受到反复的冲击， 发出强烈的振动和噪音，尤如管道受到锤击一样， 故又称为水锤。
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原因：
1）送汽前未进行暖管和疏水；
2）送汽时主汽阀开得过快、过大；
3）锅炉负荷增加过急或发生满水，汽水共腾等事故，蒸汽大量带水
处理方法：
1）开启管道上的疏水阀，进行疏水；
2）锅炉水位不要过高，维持正常水位；
3）加强水处理工作，保证给水和锅水质量，避免发生汽水共腾
以下几种情况蒸汽管道水击现象比较普遍：
（1）蒸汽管道由冷态备用状态投入运行，因进汽阀门开启过快或过大致使管道暖管不足；或是管道疏水未开启及疏水管堵塞时，管道比较容易发生水击。
（2）汽轮机或锅炉负荷增加速度过快，或是锅炉汽包发生满水、汽水共腾等事故，使蒸汽带水进入管道。
（3）运行的蒸汽管道停运后相应疏水没有及时开启或开度不足，在相关联的进汽阀门未关闭严密情况下，漏入停运管道内的蒸汽逐渐冷却为水并积聚在管道中，在一定时间后，管道将发生水击。
蒸汽管道发生上列水击现象时，主要的征象一是管道系统发生振动，管道本体、支（吊）架及管道穿墙处均有振动，水击越强烈振动也越强烈；二是管道内发出刺耳的声响，但不同情况下的水击时发出的声响各有特点，如投运时暖管或疏水不足的管道多阶段性地发出“咚咚”的声响；而蒸汽带水进入管道则多发出类似空袭警报声的连续啸叫声；停运后的蒸汽管道如前述发生水击时多阶段性的发出如金属敲击般的尖锐声响。
第三种征象是蒸汽带水进入管道时，在管道的法兰结合处易发生冒汽现象，水击严重时，法兰垫被冲坏致使大量漏汽。
蒸汽管道水击的防范与处理
发生过多次水冲击的管道，常出现支吊架松脱焊口泄漏等故障，因此，在热力管道设计规程中明确规定，对于不经常流通的管道死端，以及管段的低位点，均应考虑设置疏水阀、疏水管。
虽然从管道的设计安装时就充分考虑防范发生管道水击的可能，但实际运行中，因种种原因仍比较容易遇到前述的各种水击现象，所以在实际遇到时应采取相应的处理处理方法及防范措施：
（1）在管道投运时发生水击，可关小或关闭进汽阀以控制适当的暖管速度，并及时开启蒸汽管道疏水阀，若疏水管堵塞，手摸裸露处不烫手，则反复敲打，必要时更换。
（2）要避免汽轮机或锅炉快速的大幅度调节负荷，因特殊情况负荷频繁大幅度变动时，要注意锅炉汽包水位的调节，必要时撤除锅炉水位的自动调节，改为手动调节，若锅炉汽包水位过高，应关小给水或开启汽包放水阀，适当降低水位，同时要及时开启相应蒸汽管道疏水。
另外，蒸汽负荷增加时，应及时调整燃烧，增加燃料量和风量，注意分辨虚假水位。
对于汽水共腾现象，主要原因在于炉水含盐量过大，在汽包水面上出现大量泡沫。
要改善给水品质，适当加强定期排污和连续排污以避免发生汽水共腾。
（4）停运后的蒸汽管道发生水击时，一要检查相关进汽阀门是否关闭严密，二要检查停运管道疏水是否开启，如未开启要及时缓慢开启，采用疏水母管系统时，还要避免疏水母管带压，其它管道的蒸汽通过疏水管道串入停运的蒸汽管道内，致使管道的水击现象加剧。
水击事故
锅炉水击事故是在锅筒、汽水管道、省煤器中发生的水流剧烈撞击的一种现象。
水击时，常常发出很大的响声和震动。
严重的水击可使部件受到损坏，阀门、法兰渗漏、震裂，甚至造成管道破裂。
一种“水击”是蒸汽冷凝后形成局部真空负压，使水流在突然有压差的情况下互相撞击，此种“水击”大多在蒸汽管道、省煤器、有蒸汽加压装置的锅筒等部位发生。
另一种“水击”是由于高速流动的给水被突然截止后，水流的很大的惯性力撞击管道部件所造成，一般多发生在给水管道系统中。
以下分别叙述。
1．蒸汽管道水击事故的原因及处理
这是一种最常见的水击事故。
主要原因是蒸汽管道暖管时过争、疏水不够或发生汽水共腾和满水事故时，在蒸汽管道里积聚了许多水而造成的。
蒸汽管道发生水击事故后，要关小主汽阀，减缓送汽、并立即加强疏水，使水击减级或消除；同时要详细检查管道部件支架有否被震坏的情况。
2．省煤器水击事故的原因及处理
省煤器发生水击有两种原因，一种是非沸腾式省煤器过热汽化时，与温度很低的给水相遇，由于蒸汽体积突然冷缩而造成的。
另一种是省煤器入口给水管路上的逆止阀动作不正常，忽开忽关，而引起高速流动的给水的惯性冲击。
前一种事故发生后，应立即打开旁通烟道，使省煤器出水温度达到正常值时，如无渗漏和其它异常情况，则可恢复正常运行；后一种事故则要检查给水管路上的逆止阀动作情况，如已失灵，应更换。
3．锅筒的水击事故原因及处理
锅筒的水击事故也有两种情况，一种是没有省煤器的锅炉，其锅筒内水位低于进水导入管时大量进低温给水而引起蒸汽空间蒸汽冷凝所造成；另一种情况是锅筒蒸汽加热时，
进汽和加热速度太快所造成。
这两种水击现象都会因锅内进水管、进气管的支架不牢固、联结松动而加剧。
处理的措施是：立即减缓进水和送汽，待水击消除后，再适当加大。
停炉检修时要紧固好进水和送汽管的支架。
给水管道上水击事故的原因及处理同于省煤器水击事故第二种情况。
另外，在给水温度剧烈变化时，也可能因给水的突然热胀冷缩而引起水击。
给水管道发生水击后，除有很大的水流冲击声外，出口处压力表指针往往大幅度急剧摆动。
应根据事故情况，采取暂停给水、更换逆止门和调整给水温度等措施。