Последствия скачков давления в системах отопления: почему возникает гидроудар и как его предупредить?

Причины

Причины возникновения гидроудара в пароконденсатной системе:

  • ошибочные действия эксплуатационного персонала при пусках паропроводов и во время текущей эксплуатации;
  • отсутствие правильно спроектированного дренажа паропровода;
  • неправильный выбор конденсатоотводчика и условного диаметра конденсатной линии;
  • неправильный монтаж фильтров и другой арматуры;
  • прогибы паропроводов;
  • концентрические сужения паропровода;
  • неправильное проектирование уклона паропровода;
  • переменные режимы эксплуатации и резкие изменения нагрузок (скорости движения пара) по паропроводу.

Также гидроудары могут возникать в теплообменных аппаратах при наличии «точки застоя»1, когда давление  в теплообменнике меньше противодавления в конденсатной линии.Рассмотрим типичные процессы возникновения гидроудара:  1. Гидроудар возникает при попадании пара в трубопровод, заполненный охлажденным конденсатом. Пар, отдавая свое тепло конденсату и стенкам труб, мгновенно конденсируется, образуя вакуум   (т.к. объем конденсата в несколько раз меньше объема пара). В результате резкого понижения давления в ограниченном объёме конденсат, окружавший паровую пробку, с большой скоростью стремится заполнить образовавшуюся пустоту (схлопывание). За счет повышения скорости и падения давления пара в области А (эффект Бернулли), образуется водяная пробка, которая и приводит к гидроудару (Рис.1).Рисунок 1. Образование гидроудара      2. Гидроудар  появляется в результате столкновения водяной пробки с препятствием, например, изгибом трубы, Т-образным разветвлением или арматурой. Двигаясь с большой скоростью, конденсат обладает довольно значительной кинетической энергией (которая пропорциональна квадрату скорости). Когда происходит столкновение, кинетическая энергия преобразуется в энергию давления, и препятствие испытывает резкий удар. 

Природа гидравлического удара ↑

Стук и щелчки, сигнализирующие о произошедшем в замкнутой системе резком, мощном, кратковременном повышении давления, происходят в результате внезапного торможения циркулирующей по контуру жидкости.

ris_2.-400x266.png

Гидравлический удар, разрушающий стенки трубопровода

Стандартные причины этого эффекта ↑

  • аварийное отключение или поломка насосного агрегата;
  • не выведенный из контура воздух, который перед включением заполняемой жидкостью инженерной системы обязательно нужно выпускать через специальные краны;
  • резкое закрытие вентилей, перекрывающих циркулирующий поток.

Последняя из причин с появлением шаровых кранов наиболее распространена. При отключении и при запуске жидкости в контур с помощью устаревших устройств винтового типа плавная подача и перекрытие были обоснованы постепенным раскручиванием крановых бюкс. С точки зрения эксплуатационной безопасности винтовые краны были более рациональным решением, исключающим вероятность превышения критических значений давления.

[include id=»5″ title=»РСЯ — в записи»]

Аналогичная физическая картина происходит в контуре с неотведенным перед включением воздухом. Резко открывая шаровое устройство, мы «сталкиваем» поток практически несжимаемой жидкости с воздушной массой, превращающейся в данном случае в пневматический амортизатор. Абсолютно напрасно нас не пугает хлопок, регулярно испытывающий на прочность наши коммуникации. В конечном итоге они могут просто не выдержать давления, значения которого могут возрасти до нескольких десятков атмосфер.

vk22233-400x266.jpg

Снижение давления при гидроударе за счет установки демфера

В обеих ситуациях сильный поток воды (либо другой жидкости) с высокой скоростью врезается в преграду. Барьером может быть, как столб воздуха, так и запорная арматура. При столкновении жидкость все же слегка сжимается, немного растягиваются даже металлические трубы. Но следует осознать, что их «терпение» не бесконечно.

Щелчки в водопроводной и отопительной сети ↑

Регулярное «пощелкивание» наверняка слышат владельцы коттеджей с неграмотно организованными инженерными коммуникациями. Происходят они зачастую в местах сопряжения труб большого диаметра с трубами, сечение которых существенно меньше. Циркулирующий по контуру с заданной скоростью поток жидкости «упирается» пусть и не в полноценную, но все же преграду. Скорость остается прежней, разгрузка замедляется, объем жидкости увеличивается, опосредованно увеличивая давление. Если в этом месте не происходит разгрузка жидкости по разным реестрам, из-за превышения давления в данной точке может произойти прорыв.

Правила эксплуатации инженерных коммуникаций

Что может случиться — какие угрозы несет гидроудар ↑

Созданный на пути движения потока жидкости барьер формирует давление, теоретически не имеющее конечных критических значений. То есть, пара десятков атмосфер может перерасти в более серьезную величину. Жесткие детали оборудования, резьбовые соединения, трубопровод от постоянного воздействия инерции воды будет быстро или постепенно разрушаться.

1а; 1б — устройства защиты от гидравлических ударов и засорения коммуникаций

От гидравлических ударов больше всего страдают длинные трубопроводы, такие, например, как «теплый пол» с циркулирующей по трубам водой. Для того чтобы обезопасить систему от гидравлического удара «подпольный» отопительный контур оснащают термостатическим клапаном. Но он спасет пол только в случае правильной установки, в противном случае это регулирующее устройство создать дополнительную угрозу.

После перекрытия термостатического клапана, вмонтированного на входе теплоносителя в систему, вода продолжает передвижение по инерции еще какой-то отрезок времени. В участке контура, расположенном после клапана возникает вакуум, но разница в значениях давления довольно не существенна, не больше одой атмосферы. А так как оборудование рассчитано на стандарты в 4 атмосферы, вреда трубопроводу от этих перепадов нет. Установленный на выходе из системы клапан тоже перекроет движение потока теплоносителя. Только врезаясь в «барьер» жидкость, подпираемая следующей порцией, будет растягивать, ломать, крушить стенки трубопровода напором в 10 и более атмосфер.

Термостатический клапан устанавливают на входе теплоносителя

Возможные последствия гидроудара и его опасность

Распознать признаки явления можно по посторонним звукам в системе: щелчки, стуки, схлопывания. Также помогут визуальные признаки: подтекающие краны, смесители, обжимные фитинги-соединители с резиновыми прокладками.

Когда система водоснабжения подвергается частым гидроударам даже слабой силы, прокладки, уплотнители выдавливаются первыми. Нарушение герметичности системы может привести к появлению очагов деформации и разрыву труб.

возможные последствия гидроудара

В результате повышения давления нарушается подача воды. Но это не единственная неприятность. Если гидроудар привел к полному разрыву трубы, например, в многоквартирном доме, все строение остается без воды. Поток жидкости портит имущество владельцев квартиры, затапливаются соседи нижних этажей. В итоге – работы по ремонту и восстановлению нескольких объектов жилья.

Гидроудар в системе горячего водоснабжения грозит кроме окончательной порчи имущества, ожогами. Опасность грозит при разгерметизации системы отопления, где носитель поддерживает температуру +70С и постоянно находится под давлением. Разрыв батареи или трубопровода в зимний отопительный сезон выведет из строя систему. Морозы доделают разрушительное дело – трубопровод придется менять.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий