Mailtrain.ru

Журнал Mailtrain.ru
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гидроудар системы отопления и как его избежать

Гидроудар системы отопления и как его избежать

Гидроудар в системе отопления из медных труб

Явление гидравлического удара уже давно привлекало внимание многих ученых разных страх.

Особый интерес к этому вопросу в свое время проявил ученый Н.Е. Жуковский. Его работа, рассказывающая о природе возникновения гидроудара, считается по праву классической. С началом внедрения электронно-вычислительных машин произошел явный прогресс в методике вычисления гидравлического удара. Методика проведения расчетов значительно улучшилась.

Каждому из нас знакомы возникающие иногда щелчки и стуки в трубах системы отопления. Это может быть связано с тем, что стали все чаще отключать электроэнергию. Поэтому вопросу защиты от гидроудара необходимо уделять особое внимание.

В основном же люди не придают этому большого значения и не видят серьезных угроз. Однако последствия данного факта могут быть плачевными.

Гидроудар в системе водоснабжения может привести к повреждению и раскопу оборудования. Кроме этого, возможно образование трещин в трубопроводе. Чтобы избежать аварийных ситуаций, достаточно соблюдать простые правила эксплуатации и модернизации инженерной сети.

Что такое гидроудар

Гидроудар – это мощное кратковременное повышение давления жидкости, циркулирующей в трубах, возникающее вследствие резкого изменения скорости ее движения. В зависимости от знака изменения давления гидроудары подразделяются на:

  • положительные, направленные на повышение давления, которые возникают при резком закрытии задвижек или включения насосных агрегатов;
  • отрицательные, связанные с остановкой насосов.

Наглядная демонстрация гидроудара в трубе

Рассмотрим, что это такое – гидроудар, и в чем природа этого явления. При резком закрытии задвижки поток воды останавливается не весь, и не сразу. Ближайшие к вентилю слои воды останавливаются, остальные же продолжают движение по инерции. Они сталкиваются с замершим на месте слоем, с ними сталкиваются идущие следом.

То же самое происходит, если в метро резко закрыть вход на эскалатор в момент прохождения потока людей. Первые ряды останавливаются, на них напирают другие, на них – следующие. Возникает давка. Точно также происходит и при гидроударе.

Важно: При резкой остановке потока жидкости давление в трубопроводе мгновенно возрастает в разы, достигая десятков атмосфер. Расчет на то, что это останется без последствий, вряд ли оправдается.

Давайте разберемся, чем же опасен гидроудар.

Причины

Из-за чего может возникнуть эта неприятность? Рассмотрим причины гидроударов в системе отопления:

p, blockquote 9,0,0,0,0 —>

  1. Резкое открытие либо закрытие запорных клапанов.
  2. Завоздушивание системы.
  3. Быстрая перемена в режиме работы насоса – пуск либо остановка.
  4. Сужение или изгиб трубы.

Резкие действия с запорными элементами (открытие либо закрытие) становятся причиной быстрой перемены давления в месте оборудования. При закрытии давление на арматуру и её элементы соединения растёт. Зачастую портятся уплотнения резьбовых соединений, прокладки между фланцами , а при повышенном давлении и элементы запорного оборудования.

p, blockquote 10,0,0,0,0 —>

Когда происходит резкое открытие, вода быстро, набирая скорость, движется в зону с пониженным давлением, имеющуюся за арматурой. В данной ситуации повреждаются участки, которые находятся после арматуры. В особенности поддаются гидравлическим ударам места с наибольшим сопротивлением жидкости – изгибы труб, приборы отопления (батареи, конвекторы и пр.).

p, blockquote 11,0,0,0,0 —>

Появление воздуха в системе может быть следствием неправильной конфигурации и оплошностей при установке. По итогу неправильной установки отсутствует требуемый уклон коммуникаций, появляются «мешки» и «мёртвые зоны». В подобных зонах зачастую происходит скопление воздуха.

p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

Вода останавливается перед пробкой из воздуха, а давление начинает нарастать. Теплоноситель медленно начинает сжимать воздушный объём и по достижению определённого уровня давления пробивает преграду. Затем она циркулирует в зону низкого давления, повреждая системные элементы и узлы.

Читать еще:  Как снять краску с батареи

p, blockquote 13,1,0,0,0 —>

Когда труба имеет резкие сужения, это тоже влияет на то, что теплоноситель набирает скорость. Причиной уменьшения проходного диаметра может стать накипь и прочие отложения. Сужение трубы должно быть плавным, тянуться по всей длине.

p, blockquote 14,0,0,0,0 —>

Режим насоса циркуляции также влияет на возможные появления гидроударов в системе отопления. Зачастую удары возникают при запуске насоса (в особенности на высокой скорости). При всём вода набирает скорость и циркулирует по коммуникациям, которые имели до этого гидростатическое давление. Во время запуска давление жидкости становится динамическим, это делает её скорость выше.

p, blockquote 15,0,0,0,0 —>

При остановке циркуляционный насос является естественной преградой на пути теплоносителя . Давление перед ним растёт, возникает проброс объёма воды через рабочее колесо.

p, blockquote 16,0,0,0,0 —>

Гидравлические удары считаются нередким явлением в отопительных паровых системах. Причины на их появление – различные состояния пара и жидкости. Потому коммуникации паровых систем делаются металлическими, из прочных материалов.

p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

Последствия гидроудара

Большую опасность для водопроводных и отопительных сетей представляет положительный гидравлический удар. Чрезмерно сильный перепад давления способен привести к повреждению коммуникации. После гидроудара может нарушиться герметичность запорных элементов, произойти растрескивание трубы и выход из строя насосов и теплообменного оборудования. Поэтому важно предотвратить возникновение гидравлических ударов либо уменьшить их силу воздействия.

Узнать о появлении гидравлических ударов в трубопроводе не сложно. Первыми симптомами данных неприятностей является возникновение посторонних звуков (щелчков, стуков и т.д.), которые обычно слышны при открывании/закрывании крана. Многие не придают значения таким шумам, но тем не менее они сигнализируют о повышенных нагрузках в трубопроводе.

Общие сведения о гидроударах

Гидроудары делятся на:

  • Положительные. Повышение давления. Возникает в следствии включения насосов или резком закрытие задвижек
  • Отрицательные. Остановка насосного агрегата.

Гидроудар по своей сути можно сравнить с остановкой эскалатора в час пик в метро. Люди, что внизу останавливаются, остальные волна за волной сталкиваются друг с другом. То же самое происходит в трубах. Закрыли резко кран, вода остановилась, а остальная продолжает движение на скорости, стоячий слой накрывает волна движущегося, следом другой слой, они сталкиваются. Так происходит гидроудар в системе водоснабжения.

Каковы последствия гидроудара

Давление выше допустимой нормы критично для труб и их соединений. Запорная арматура тоже может выйти из строя.

Происходит разрыв труб не от первого гидроудара, обычно производители изготавливают изделия с расчетом повышения давления. Каждый последующий удар будет бить в одно и то же самое слабое место. В какой — то момент труба не выдержит и лопнет.

Что такое – прорвало трубу, знает каждый. Затопило соседей, испортилась мебель, обои отклеились и т.д. Нервы потрепаны, бюджет пострадал.

В случае гидравлического удара в теплоснабжении последствия куда плачевние. Человек получит ожоги. Урон жилью поток горячей воды нанесет колоссальный. Устранение последствий потребует серьезных материальных и физических затрат.

В случае возникновения аварии в мороз, произойдет прекращение подачи тепла и замерзание всей системы вместе с котлом.

Потери можно предупредить, чем устранить последствия.

Причины гидроудара

В 60% случаев прорыв труб происходят из-за гидроудара. В своем большинстве авария случается на отрезке со старыми трубами.

Читать еще:  Чем лучше герметизировать резьбовые соединения отопления?

Сила удара напрямую зависит от длины трубы, чем больше отрезок, тем сильнее гидроудар. В длинной трубе воды больше, ее вес вызывает ощутимый скачок давления. Чем дальше кран перекрытия, тем серьезней гидравлический удар.

Внимание! Подогрев пола водяным трубопроводом на первом месте по опасности. Вентиль удаленный, протяженность труб внушительная.

Для купирования гидроудара в обогреваемых полах, обязательна правильна установка термостатических клапанов. Остановка движения воды по трубам должна осуществляться на входе системы в пол. Перекрытие воды, не влечет последствий. Движение продолжается, но по убывающей.

Вентиля старого образца, гораздо безопаснее в плане гидроударов. Для перекрытия потока требуется несколько оборотов, давление спадает медленно. Резко перекрыть при огромном желании не получится, что не скажешь о шаровых кранах.

Для закрытия шарового крана надо один раз повернуть ручку на 90 градусов. Не знающие пользователи делают это быстро и резко, что категорически запрещено. Перекрытие следует осуществлять плавно.

Конечно, резко закрытый вентиль не единственная причина. В системе отопления разрыв трубы может произойти из-за остатков воздуха в трубах. Воздух имеет свойство под напором давления сжиматься, когда сильный поток воды на него воздействует, он срабатывает как буфер, создавая препятствие.

Также появление гидроударов могут спровоцировать трубы разного диаметра. Перепады давления, если трубы не приведены к общему знаменателю, гарантированы.

Немного о ремонте

Постоянные резкие перепады давления приводят к поломкам элементов теплосетей.

Большую нагрузку испытывают радиаторы (про мощность чугунных написано здесь), трубы, соединения, котлы.

Итогом гидроудара могут стать разрывы оборудования, появление протечек.

Если разрыв резьбового или фитингового соединения устраняется достаточно легко, то нарушение целостности радиатора приводит к замене прибора.

Превышение допустимого давления воды в котле может разорвать водонагревательный бак. Ремонт в таком случае возможен, но срок службы устройства будет исчисляться месяцами.

Гидравлический удар процесс возникновения

Гидравлический удар, вызванный высокой скоростью конденсата

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.

Гидравлический удар в результате мгновенной конденсации пара

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.

Читать еще:  Как отрегулировать термоголовку на радиаторе отопления?

В приведенном графике можно выделить три характерные зоны (с лева на право):

  1. Пар, вступая в контакт с самым холодным конденсатом, быстро конденсируется мелкими порциями и не успевает сформировать большие «карманы пара», следовательно, гидроудары образуются незначительные.
  2. В средней зоне, из-за относительно небольшой разницы температур 20-30°С, пар не конденсируется сразу. Эта задержка способствует формированию «паровых карманов» значительных размеров, и как результат — мощный гидравлический удар.
  3. На правой стороне графика, пар вступает в контакт с конденсатом той же температуры. В этом случае, он конденсируются постепенно и гидравлического удара не возникает. В этом можно убедиться на примере конденсатоотводчика, после которого конденсат взаимодействует с паром вторичного вскипания, и гидроудар отсутствует.

Последствия

При многократном воздействии высокого давления, которое возникает в результате гидравлического удара, даже очень надёжные системы могут потерять герметичность. Разрыв трубопровода может произойти и от однократного, но сильного гидравлического удара.

В результате такого воздействия водоснабжение объектов, к которым подведена водопроводная труба, полностью прекращается. К сожалению, последствия такого явления не ограничиваются только отсутствием воды в кране.

Если разрыв трубы произошёл в многоквартирном доме, то после разрыва трубы и попадания жидкости в жилое помещение будет повреждено имущество владельцев квартиры, а также соседей этажом ниже.

Если разрывается магистральная труба водопровода, по которой снабжается водой целый район города, то авария уже может расцениваться как ЧП.

В результате такого происшествия жильцы десятков многоквартирных домов останутся не только без питьевой воды, но и без канализации, так как все бачки унитазов запитываются от трубы холодного водоснабжения. Воспользоваться душем, даже при неповреждённом трубопроводе с горячей водой, также вряд ли получится.

Если в результате гидравлического удара повреждается труба с горячей водой, то такое происшествие, кроме материального ущерба, может привести к серьёзным ожогам. Особенно опасна может быть разгерметизация системы отопления, в которой теплоноситель всегда находится под значительным давлением, а температура жидкости составляет более +70 градусов.

Последствия гидроударов в трубопроводах большого диаметра в черте города, могут быть также весьма плачевными. Кроме возможных травм, которые могут получить пешеходы, находящиеся рядом с местом аварии, значительное истечение жидкости очень часто приводит к парализации участка автодороги, особенно в том случае, когда на данном участке осуществляется перевозка пассажиров транспортом работающем на электрической тяге.

Последствия от возникновения гидроудара, могут привести к значительному ущербу, поэтому так важно научиться предотвращать появление резкого усиления давления в трубопроводах.

Настройка системы отопления

После завершения монтажа, ремонта отопительную систему настраивают или, другими словами, балансируют. Допущенные в процессе проектирования и строительства ошибки нужно устранить до ввода теплового контура в эксплуатацию, чтобы в дальнейшем не случилась авария, инициированная гидроударом.

  • замеры наружных диаметров и протяженности труб на каждом участке, при отклонениях от проекта ошибки устраняют;
  • выявление присутствия в замкнутом контуре воздушных пробок, их ликвидация;
  • проверка уровня жидкости при запуске отопительного трубопровода с расширительным баком.

Настройка помогает сделать систему надежной с рациональным расходованием тепла. Особенно чутко на недочеты реагирует тепловой контур с естественной циркуляцией. Иногда прочистка фильтра на входе жидкости в котел нормализует водооборот.

После отладки оборудования и арматуры системы производят балансировку теплового режима, регулировку нагрева носителя. Если этого не сделать, ближние к отопительному котлу радиаторы будут горячими, дальние — холодными. При этом режим работы отопителя будет неэкономичным.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector