Что такое гидроудар компрессора
Влажный ход и гидроудар в холодильных компрессорах, защита от гидроудара.
ГУ представляет собой кратковременное, но резкое и сильное повышение давления в трубопроводе при внезапном торможении двигавшегося по нему потока жидкости. Как правило, это явление возникает при закрытии или открытии запорной арматуры. Безусловно, ГУ происходит в жидкостных трубах ХУ, так как в них может находиться ХА и в газообразном состоянии (например, при неплотном закрытии ТРВ), что дает возможность жидкости набрать скорость при открытии соленоидного клапана (СК), а затем резко затормозиться перед ТРВ или различными переходниками трубопровода. Гидроудары приводят к раскачиванию и разрыву жидкостных труб, отрыву арматуры, нарушению паянных швов и утечке ХА.
Сообщения о таких ГУ отрывочны и скудны: в «Руководстве для монтажников Данфосс» имеется небольшая информация о том, что СК, устанавливаемый перед ТРВ, должен находиться как можно ближе к нему, что позволяет избежать ГУ при открытии СК. Если ГУ происходит при закрывании СК, то его можно скомпенсировать установкой вертикальной Т-образной трубки перед СК.
При проведении пуско-наладочных работ, возникли ГУ в холодильном контуре низкотемпературных бонет, что привело к частым поломкам трубопроводов и утечкам ХА. Для устранения причин ГУ были произведены изменения в гидравлической схеме подключения морозильного острова. ГУ происходил при открытии СК с завышенной производительностью. Кроме того, проблемы крылись и в неправильно подобранной слишком большой производительности ТРВ (клапанный узел). ГУ в контуре низкотемпературных бонет исчезли, после уменьшения проходного сечения СК и клапанных узлов, что в очередной раз демонстрирует необходимость подбора СК и ТРВ в соответствии с мощностью испарителей.
Гидравлические удары и меры их предотвращения
Гидравлические удары могут быть вызваны поступлением в цилиндр компрессора жидкого хладагента, паров повышенного влагосодержания (при их сжатии в цилиндрах влажный пар превращается в жидкость или смеси масла с хладагентом). Чаще всего это происходит из-за несовершенства охлаждающих систем, а также из-за нарушения режимов эксплуатации.
Основной причиной поступления жидкого хладагента в компрессор является неправильное регулирование подачи его в отделитель жидкости. Обычно кратность циркуляции хладагента n>1. Чтобы избежать неправильного регулирования подачи жидкости, необходимо уровень жидкости в отделителе поддерживать постоянным. Для этого на отделителях жидкости устанавливают указатели уровня, а иногда поплавковые регулирующие вентили. При переменном тепловом потоке установка этих приборов не исключает возможности поступления жидкости из отделителя в компрессор. С повышением величины теплового потока в камерах происходит выброс части жидкости из батарей в отделитель жидкости. Уровень ее в отделителе повышается, поплавковый вентиль прекращает подачу жидкости из конденсатора, а жидкость в отделитель может продолжать поступать из батарей, что и приводит к гидравлическим ударам.
Отделитель жидкости, чтобы избежать его переполнения, соединяют с ресивером трубой перелива, а запорный вентиль на трубопроводе пломбируют в открытом состоянии. Это приводит к необходимости установки ресиверов повышенного объема.
Чтобы исключить подобные явления, необходимо осуществлять плавный переход от одного давления к другому, а потребителей холода подключать постепенно или останавливать компрессоры при включении или выключении потребителей холода.
Гидравлический удар
Изучение и расчет движения реальных жидкостей весьма сложен, т.к. на характер движения и протекающие процессы влияет множество факторов. В условиях конкретной задачи влияние одних факторов может быть велико
Вычислить изменение давления при прямом гидравлическом ударе можно используя формулу Н.Е Жуковсокго.
Как протекает гидроудар?
Рассмотрим гидравлическую систему, состоящую из резервуара, наполненного жидкостью, трубопоровода длиной L и диаметром d, и шарового крана.
При резком перекрытии проходного сечения трубопровода частицы жидкости внезапно останавливаются преградой, их кинетическая энергия переходит в работу деформации жидкости и растяжению стенок трубы, жидкость уплотняется, а давление возрастает на величину ΔP.
На остановленные частицы наталкиваются следующие, их кинетическая энергии также переходит в деформацию. Таким образом образуется фронт возмущения, который со скоростью (a) движется по трубопроводу в направлении от крана.
К моменту времени t=L/a жидкость в во всей трубе становится заторможенной, а давление повышенным на величину ΔP. Начинается отток жидкость в резервуар, где давление теперь ниже.
К моменту t=2L/a в трубе установиться первоначальное давление, но это состояние неустойчивое.
Из-за инерционности среды у крана кинестетическая энергия будет в работу деформации, давление при этом упадет на величину ΔP, стенки трубы сузятся. Волна понижения давления на величину ΔP со скоростью a будет двигаться в направлении от крана. За фронтом волны скорость жидкости будет равна 0, а давление P0-ΔP.
Волна отразится от резервуара волной противоположного знака +ΔP и со скоростью a будет двигаться к крану.
К моменту t=4L/a волна дойдет до задвижки, и будет наблюдаться ситуация имевшая место при закрытии крана. Получается, что 1 цикл гидравлического удара закончится.
Как отражается волна при гидроударе?
Способы борьбы с гидравлическим ударом
Гидродинамическое подобие несжимаемой жидкости разделено на три составляющих: геометрическое, кинематическое и динамическое подобие.
Геометрическое подобие представляет собой пропорциональность сходственных размеров и равенство соответствующих углов.
Кинематическое подобие означает пропорциональность скоростей в сходственных точках и равенство углов, характеризующих направление этих скоростей.
Условия подобия гидродинамических процессов можно найти из уравнения Новье-Стокса.
Критерии подобия
Критерии, позволяющие оценить влияние тех или иных сил на систему называют критериями подобия.
Важнейшими критериями подобия в гидравлике считаютсячисло Рейнольдса, число Фруда, число Эйлера, число Прандтля, число Пекле.
Наиболее часто в инженерных гидравлических расчетах используется критерий Рейнольдса.
Число (критерий) Рейнольдса отражает отношение сил инерции к силам вязкого трения. В инженерных расчетах число Рейнольдса позволяет определить режим течения жидкости, что в свою очередь непроходимо для расчета гидравлических потерь.
Число Маха
Чем выше число Маха тем в большей степени проявляется сжимаемость среды.
Число Вебера
В тех случаях, когда течение жидкости происходит со свободной поверхности важно число Вебера.
Число Нуссельта
Если течение жидкости сопровождается теплообменом используется число Нуссельта, зависящее от коэффициента теплоотдачи α.
Лучистые и конвективные теплопотери провоцируют конденсацию пара в паропроводах. В начале паропровода конденсат появляется в виде тумана, далее частички увеличиваются до размера капель, часть из них, соприкасаясь со стенками трубопровода, стекают в нижнюю его часть, при этом уже образуется частичное заполнение паропровода конденсатом.
Поскольку жидкость более вязкая, чем пар, трение о стенки трубопровода замедляет поток конденсата, а высокая скорость пара на его поверхности, образует волну.
Вначале она появляется в виде ряби, а далее увеличивается до образования гребней.
Воспринимая высокую скорость потока пара, поток конденсата приобретает значительную кинетическую энергию и оказывает разрушительное воздействие на препятствия в виде изменения профиля трубопровода, арматуры или оборудования.
Устранение этого вида гидроударов сводится к обеспечению правильного дренирования паропроводов и осушению пара, путем установки циклонных сепараторов.
Удельный объем пара в 1000 раз больше объема конденсата. Пар, попадая в холодную жидкость, конденсируется и пространство, занимаемое им, на мгновение становится вакуумом. Образовавшийся в конденсате вакуумный пузырь приводит к резкому схлопыванию и возникновению ударной волны со всеми вытекающими последствиями
Этот вид гидроудара является более распространённым, поскольку борьба с ним – задача не простая.
Зависимость температуры конденсата на возникновение гидравлического удара
Логично предположить, что с увеличением разницы температур пара и конденсата, должна увеличиваться и сила гидравлических ударов. Однако в ходе проведения исследований, была выявлена интересная закономерность: к примеру пар с температурой 100˚С вызывает наибольшие гидроудары в конденсате с температурой 70-80˚С, и незначительные – в конденсате с температурой ниже 60 ˚С.
В приведенном графике можно выделить три характерные зоны (с лева на право):
Гидроудар: что это, как происходит, последствия и что делать
В этом материале:
Гидроудар — это в первую очередь физический термин, обозначающий скачок давления в какой-либо замкнутой системе, заполненной жидкостью. Однако если речь идет о гидроударе двигателя, то это как раз-таки резкое попадание большого количества жидкости в части мотора, которые изначально изолированы от влаги. В первую очередь речь идет о цилиндрах и камерах сгорания. При резком проникновении в эти полости большого количества жидкости во время работы мотора происходит скачок давления, поскольку вода сжимается гораздо хуже, чем воздух или горючая смесь. Из-за этого резко происходит остановка и стопор двигателя с характерным ударом.
В этот момент на все подвижные кинематические детали мотора передается колоссальная нагрузка, которая приводит к поломке металлических конструкций. Причем, чем выше обороты мотора в момент гидроудара, тем плачевнее последствия от него.
Гидроудар обычно возникает при проезде через реки, броды или даже глубокие лужи, а также может настигнуть во время наводнений, вызванных проливными дождями. Жидкость, как правило, в большом объеме проникает в мотор через воздухозаборник двигателя и непременно приводит к поломке.
Последствия гидроудара для машины
Последствия гидроудара очень сильно зависят от того, когда именно произошло попадание воды. Если автомобиль двигался с небольшой скоростью или даже оставался неподвижным, а двигатель работал на низких оборотах или холостом ходу, то мотор может просто заглохнуть. Но при попадании воды в камеры сгорания во время езды на большой скорости или при высоких оборотах последствия могут оказаться более серьезными и привести к деформации и разрушению целого ряда важных деталей силовой установки.
Основные последствия гидроудара могут быть следующими:
Важно также отметить, что гидроудар особенно опасен для дизельных двигателей, поскольку степень сжатия и компрессия в нем гораздо выше, чем бензиновом моторе. А это значит, что из-за более высокого давления и нагрузок и разрушение деталей в нем произойдет быстрее.
Что делать при гидроударе двигателя
Если во время движения по броду или глубокой луже двигатель заглох с характерной ударной нагрузкой, то ни в коем случае не стоит пытаться его вновь завести. Это может еще сильнее навредить мотору.
Порядок действий должен быть таким:
Если воздушный фильтр будет мокрым или даже слегка влажным, то порядок действий должен быть следующим:
Если коленвал проворачивается с большим трудом или при его вращении слышится стук или скрежет металла, то самостоятельно избавиться от последствий гидроудара уже не получится — необходимо вызвать эвакуатор для транспортировки автомобиля в сервисный центр.
Стоимость ремонта
В случае гидроудара двигателя производится его частичная или полная разборка и диагностика деталей кривошипно-шатунного механизма. После подобной дефектовки основных узлов может потребоваться шлифовка, восстановление или даже замена отдельных деталей.
Кроме того, в некоторых случаях, когда во время гидроудара автомобиль двигался на высокой скорости или после него была попытка завести мотор стартером, то может потребоваться и капитальный ремонт. В любом случае, устранение последствий гидроудара — процедура сложная и без специальной подготовки самостоятельно их устранить вряд ли получится.
Что же касается стоимости ремонта, то он может сильно отличаться из-за конструкции мотора, количества цилиндров, рабочего объема и высокотехнологичности навесного оборудования на нем. В любом случае даже элементарная дефектовка с неполным разбором самых простых моторов будет стоить не менее 8000 — 10 000 рублей. Так что стоимость самого ремонта будет начинаться от 15 000 — 20 000 рублей и может достигать нескольких сотен тысяч за работы над многоцилиндровыми крупнолитражными двигателями со сложными системами питания и выхлопа.
Как избежать гидроудара двигателя
Чтобы избежать гидроудара двигателя и его последствий, необходимо соблюдать несколько простых правил: