پدیده ضربه قوچ

پدیده ضربه قوچ که از آن بعنوان چکش آبی (Water Hammer) نیز نام برده شده است، یکی از پدیده‌های مخرب هیدرودینامیکی در جریان‌های تحت فشار ناپایدار است که بروز آن می‌تواند موجب خسارات و صدمات گوناگونی در بعضی سیستم‌های هیدرولیکی نظیر خطوط انتقال آب، نفت، شبکه‌های توزیع و سیستم‌های پمپاژ شود.

ضرورت توجه به ضربه قوچ

برخی مدیران و کارشناسان بروز حوادث شکستگی خطوط لوله را امری طبیعی می دانند. مانند حادثه شکستگی خط لوله انتقال آب سد طالقان به تهران در محدوده کمالشهر کرج که سال 1389 رخ داد. خلاصه خبر به شرح زیر است:

سرج تانک چیست؟

این مخازن برای جلوگیری از فشارهای نامطلوب کم و زیاد به کار می‌روند. هنگامی که فشار بالارود مخزن ضربه‌گیر اتمسفریک (Surge Tank) به صورت مخزن ذخیره عمل کرده و آب از خط لوله به داخل مخزن جریان می‌یابد. در هنگام کم شدن فشار مخزن ضربه‌گیر اتمسفریک به صورت مخزن تغذیه عمل کرده و آب از مخزن  به خط لوله جریان می یابد.

تانک ضربه گیر چیست؟

این مخازن، در هنگام ایجاد امواج فشار منفی در خط لوله، آب را با فشار به مسیر تزریق می کنند و بدینوسیله از تشکیل شدن پدیده جدایی ستون آب جلوگیری می‌کنند و از سوی دیگر در هنگام افزایش فشار ناشی از پدیده ضربه قوچ باعث افت تدریجی و از بین بردن این افزایش فشار می شوند.

محاسبات ایستگاه پمپاژ

سیستمهای پمپاژ آب :

در صورت قرار گرفتن نقاط مصرف در تراز بالاتر یا مساوی نسبت به منبع تأمین آب یا تصفیه‌ خانه، ضروری است از تلمبه خانه‌ها برای انتقال آب استفاده شود. مبانی طراحی تلمبه‌خانه‌ها عبارت است از: تعیین ظرفیت پمپاژ در دوره طرح بر مبنای تأمین حداکثر نیاز آبی ماهانه یا میزان تخصیص، نوع الکتروپمپ‌ها، تعداد الکتروپمپ جهت سرویس‌دهی در دوره‌های مختلف

محاسبات ضربه قوچ

بررسی پدیده ضربه قوچ:

ضربه آبی در خطوط لوله را شاید بتوان پیچیده‌ترین و در عین‌حال جذاب‌ترین پدیده در نظر افرادی که با سیستم‌های پمپاژ و انتقال سرو کار دارند به حساب آورد.

این پدیده از تغییر ناگهانی سرعت جریان در خط لوله بوجود می‌آید و از آنجا که در مدت زمان بسیار کوتاهی اتفاق می‌افتد به آن جریان ناماندگار(Transient) می‌گویند.

مخزن ضربه گیر

ضربه قوچ یکی از پدیده های مخرب هیدرودینامیکی است که در ایستگاههای پمپاژ، خطوط انتقال و نیروگاههای برق آبی ایجاد می شود. تراکم پذیری نزدیک به صفر آب و همچنین صلب بودن خطوط لوله پر از آب، یک سیستم غیر قابل ارتجاع را به وجود می آورد.  در این حالت تغییرات ناگهانی سرعت آب و تغییرات فشار ناشی از آن منجر به ایجاد پدیده ضربه قوچ می شود. وقوع این پدیده باعث تخریب و آسیب خطوط انتقال و ایستگاه های پمپاژ آب از جمله ترکیدن لوله ها و خرابی در سیستم می شود. 

برای مقابله با ضربه قوچ آب باید بتوان سیستم غیرقابل ارتجاع پمپاژ و انتقال آب را به یک سیستم ارتجاعی تبدیل کرد، که قادر باشد فشار مثبت و منفی ایجاد شده در خط انتقال آب را در خود جذب کند به عبارت دیگر قابلیت جذب انرژی بصورت فشار یا کشش را دارا باشد. مخزن ضربه گیر یا (Surge Tank) این قابلیت را دارند که آب را  تحت فشار معینی ذخیره نموده و در صورت نیاز دوباره آن را به سیستم بازگردانند.

ضربه قوچ یا همان چکش آبی

پدیده ضربه قوچ ، چکش آبی (water hammer) همان موج های فشاری می باشند که در زمانی که سیالِ در حرکت، توسط عامل بیرونی از حرکت باز ایستد و یا ناگهان حهت حرکت خود را عوض کند، رخ می دهد. پس ضربه قوچ بر اثر بسته شدن ناگهانی بستر جریان سیال و یا تغییر جهت سیال اتفاق می افتد. این پدیده همراه با صدا بروز می کند.

ضربه قوچ معمولا در زمان بسته شدن شیر آلات در انتهای خطوط لوله کشی رخ می دهد.

مفهوم ضربه قوچ

در این ویدئو با مفهوم پدیده ضربه قوچ آشنا می شویم. به صورت کاملا واضح و شفاف اتفاقی که در حین ضربه قوچ داخل لوله برای سیال می افتد و رفت و برگشت موج را می توانید مشاهده کنید.

برای دیدن این ویدئو جالب اینجا کلیک کنید.

اثرات ضربه قوچ

در این ویدئو تاثیر و تکانهای شدید ناشی از پدیده ضربه قوچ (ضربه آبی) در یک خط لوله مشاهده میکنید. تکانها به حدی است که اگر خط لوله مهار نشده باشد از جا کنده میشود. اثری که گاهی اوقات بسیار وحشتناک و پر هزینه خواهد بود.

برای دیدن این ویدئو جالب اینجا کلیک کنید.