پنج شنبه, 18 آذر 1395 ساعت 20:26

آموزش کاربردی مفاهیم ضربه قوچ (water hammer)

نوشته شده توسط  محمد کربلایی کریمی

جریان غیر ماند‌گار در لوله به اشکال مختلف بروز می‌نماید. یک نمونه از انواع جریان، جریان‌های غیر‌ماند‌گار میراست که بطور خاص ضربه قوچ نامیده می‌شود. موج‌های فشاری ناشی از ضربه‌ قوچ باعث نا‌پا‌یداری سیستم اانتقال می‌شود و در صورتی که از فشار مجاز سیستم فرا‌تر رود، باعث خرابی و یا متلاشی شدن آن می‌گردد. جهت طراحی سیستم‌های انتقال و لوله‌های ارتباطی، توجه به این پدیده ضروری است. استفاده از نرم‌افزار تخصصی Hammer در دهه اخیر برای تحلیل مسایل گوناگون صنعتی توسعه روز‌افزونی یافته است.

کتاب آموزش کاربردی مفاهیم ضربه قوچ (water hammer) به شرح قابلیت‌های این نرم‌افزار برای مدل‌سازی و تحلیل سیستم‌های آبگیر سد قشلاق بصورت مطالعه موردی (CASE STUDY) پرداخته است. بدین منظور ابتدا سیستم‌های آبگیر سد قشلاق شامل سه سیستم آبگیر با لوله‌هایی به قطر ۱۲۰۰،۱۵۰۰ و ۲۰۰۰میلی‌متر در نرم‌افزار Watercad مدلسازی شده و در حالت دایمی (Steady) آنالیز شده‌اند. سپس نتایج حاصله به نرم‌افزار Hammer منتقل شده و در محیط آن نرم‌افزار در حالت غیر‌ ماند‌گار (Transient) بر‌رسی شده‌اند. جهت بر‌رسی موضوع با کلیه پارامتر‌های دخیل پدیده ضربه‌قوچ در ۷۰ حالت بشرح ذیل مورد بر‌رسی و تحلیل قرار گرفته است:
۱- بررسی ضربه‌قوچ در رقوم مختلف تراز دریاچه سد اعم از رقوم سر‌ریز، رقوم تاج سد
۲- بررسی ضربه‌قوچ با توجه به میزان سرعت موج در دو حالت لوله صلب و نیمه‌صلب
۳- بر‌رسی پارامتر‌های موثر بر آسیب‌دیدگی و تورم ایجاد شده در محل لوله منتهی به شیر پروانه‌ای در آبگیر ۱۲۰۰ میلیمتری
۴- بررسی ضربه‌قوچ در هریک از سیستم‌های آبگیر با توجه به زمان انسداد شیر پروانه‌ای
۵- بر‌رسی آنالیز حساسیت پدیده ضربه‌قوچ با تغییرات قطر، جنس و طول لوله آبگیر

 

فصل اول / مقدمه، كليات، مفاهيم

۱-۱ – مقدمه
۱-۲- تاريخچه
۱-۳- ضربه قوچ
۱-۴- اصول اوليه
۱-۵- محل و علل وقوع ضربه قوچ
۱-۶- مشكلات ناشي از ضربه قوچ
۱-۶-۱- فشارهاي زياد و كم
۱-۶-۲- ارتعاشات
۱-۶-۳- خلاء‌زايي

فصل دوم / پیشینه علمی
۲- ۱- روشهاي تحليل ضربه قوچ
۲-۱-۱- روش رياضي
۲-۱-۲- روش مشخصه‌ها
۲-۱-۳- محاسبه ضربه قوچ با روش خصوصيات
۲-۱-۴- روش جبري
۲-۱-۵- روش تحليل خطي
۲-۱-۶- روش اختلال
۲-۱-۷- روش تفاضل محدود
۲-۱-۸- تلفيق روش مشخصه‌ها و اجزاء محدود
۲-۱-۹- خطوط مشخصه صريح
۲-۱-۱۰- خطوط مشخصه ضمني
۲-۱-۱۱- معادلات نهايي
۲-۱-۱۲- نتايج روش تلفيقي مشخصه‌ها و اجزاء محدود
۲-۲- نظريه‌هاي ضربه قوچ
۲-۲-۱- نظريه رفتار صلب ستون آب Rigid Column Theory) )
۲-۲-۲- نظريه رفتار كشسان (Elastic Theory)

فصل سوم / کنترل ضربه قوچ و مقدمه‌ای بر سازه آبگیر
۳- ۱- وسايل كنترل ضربه قوچ
۳- ۲- كنترل بستن شير
۳- ۲- ۱- روش بهره‌برداري از شيرهاي كنترل
۳-۳- سازه آبگير
۳-۳-۱ – مقدمه
۳-۴- آبگير تحتاني

فصل چهارم / مطالعات حوزه آبگیر و تاسیسات و تجهیزات هیدرومکانیک و سیستمهای آبگیر سد
۴-۱- مقدمه
۴-۲- مشخصات سد
۴-۳- وضعيت طبيعي و جغرافيايي حوزه آبخيز
۴-۴- آب و هواي منطقه
۴-۵- هيدرولوژي
۴-۶ -تجهيزات هيدرو مكانيك
۴-۶-۱- لوله ۱۲۰۰ ميليمتري(تخليه‌كننده تحتاني)
۴-۶-۲- لوله ۱۵۰۰ ميليمتري(تخليه‌كننده اضطراري)
۴-۶-۳- لوله ۲۰۰۰ ميليمتري(آبگير نيروگاه)
۴-۷ – تجهيزات سد قشلاق
۴-۷-۱- تجهيزات آبگير ۱۲۰۰ ميليمتري
۴-۷-۲- تجهيزات آبگير ۱۵۰۰ ميليمتري
۴-۷-۳- تجهيزات آبگير ۲۰۰۰ ميليمتري
۴-۸- طرحهاي مطالعاتي وكنترل
۴-۸-۱- طرح ترميم لوله متورم ۱۲۰۰ ميليمتري
۴-۹- آبگير ۱۲۰۰ ميليمتري
۴-۹-۱- لوله‌هاي فولادي آبگير
۴-۹-۲- شير پروانه‌اي
۴-۹-۳ – شير تخليه
۴-۱۰- سرويس و نگهداري

فصل پنجم / معرفی نرم‌افزار WATER HAMMER
۵-۱- مقدمه
۵-۲- كاربرد نرم‌افزار در مطالعه اثر ضربه جريان غير ماندگار
۵-۲-۱- سيستمهاي آب
۵-۲-۲- سيستمهاي فاضلاب
۵-۲-۳- سيستمهاي تركيبي فاضلاب و تونل
۵-۳- نرم‌افزار HAMMER
– قابليت‌هاى HAMMER
۵-۴- مقاصد و كاربرد استفاده ازنرم افزار HAMMER
۵-۴- ۱- نا پايدارى‌ها
ويژگي‌‌هاى بارز اين نرم‌افزار
۵-۴- ۲- جزئيات نرم‌افزار HAMMER
استفاده از روش مشخصه‌ها
۵-۴-۳- تجهيزات كنترل امواج ضربه قوچ
۵-۴- ۴- مدل نمودن انواع ناپايدارى‌هاى هيدروليكى
– مديريت و ساخت مدل
ساخت مدل‌هاى يكنواخت و پايدار هيدروليكى
۵-۴- ۵- محاسبه نيروهاى ناشى از ناپايدارى‌هاى هيدروليكى
– مدل نمودن توربين؛ پذيرش وعدم پذيرش بار
ارائه نتايج و گزارش
۵-۵- مدل انتخابي جهت كاليبراسيون نرم‌افزار
۵-۵-۱- روش كار
۵-۶-۲- مشخصات مدل آزمايشگاهي كاليبراسيون
۵-۶-۳- نتایج اجرا

فصل ششم / مدلسازی و آنالیز پروژه با نرم‌افزار
۶ –۱ – مدلسازي سيستمهاي آبگير با نرم‌افزار
۶–۲ – سرعت موج
۱ – مهاربندي سيستم
۲ – اتصالات
۳ – پوشش بتني
۴ – طول لوله
۶ –۳ – زمان انسداد شير پروانه‌اي
۶–۴ – بررسي حالات وقوع ضربه قوچ
۶ –۵ – مدلسازي با نرم‌افزار Watercad
۶ –۶– خروجي حاصل از مدلسازي و آناليزسيستمهاي آبگير در لوله منتهي به شير پروانه‌اي
۶–۷ – بررسي نتايج در حالت دوم (زمان انسداد كند)
۶-۸- جمع‌بندي حاصل از خروجي نرم‌افزار

فصل هفتم / تحلیل خروجی
۷–۱– تحليل خروجي در محل شير پروانه‌اي در سيستم آبگير ۱۲۰۰ ميليمتري در حالت اول (زمان انسداد سريع)
۷-۱-۱- ماكزيمم حجم بخار
تحليل خروجي مقادير ماكزيمم حجم بخار
۷-۱-۲- ماكزيمم دبي منفي
تحليل خروجي مقادير ماكزيمم دبي منفي
۷-۱-۳- ماكزيمم دبي مثبت
تحليل خروجي مقادير ماكزيمم دبي مثبت
۷-۱-۴- ماكزيمم فشار
تحليل خروجي مقادير ماكزيمم فشار
۷-۱-۵- تحليل نمودار فشار -مكان
۷ –۲ – تحليل خروجي در محل لوله منتهي به شير پروانه‌اي در سيستم آبگير ۲۰۰۰ ميليمتري
۷-۲-۱- ماكزيمم حجم بخار
تحليل خروجي مقادير ماكزيمم حجم بخار
۷-۲-۲- ماكزيمم دبي منفي
تحليل خروجي
۷-۲-۳- ماكزيمم دبي مثبت
تحليل خروجي
۷-۲-۴- ماكزيمم فشار
تحليل خروجي
۷ –۳ – بررسي نتايج در محل لوله منتهي به شير پروانه‌اي در سيستم آبگير ۱۵۰۰ ميليمتري در حالت اول(زمان انسداد سريع)
۷-۳-۱- ماكزيمم حجم بخار
تحليل خروجي
۷-۳-۲- ماكزيمم دبي منفي
تحليل خروجي
۷-۳-۳- ماكزيمم دبي مثبت
تحليل خروجي
۷-۳-۴- ماكزيمم فشار
تحليل خروجي
۷-۴- بررسي نتايج در محل لوله منتهي به شير پروانه‌اي در سيستمهاي آبگير در حالت دوم (زمان انسداد كند)
۷ –۴ – ۱– بررسي خروجي حالت دوم (زمان انسداد كند) در محل شير پروانه‌اي در سيستم آبگير ۱۲۰۰ ميليمتري
۷-۴-۲- ماكزيمم حجم بخار
۷-۴-۳- ماكزيمم دبي منفي
۷-۴-۴- ماكزيمم دبي مثبت
تحليل خروجي
۷-۴-۵- ماكزيمم فشار
تحليل خروجي
۷-۵- تحليل مقادير حالت دوم (زمان انسداد كند) در محل لوله منتهي به شير پروانه‌اي در سيستم آبگير ۲۰۰۰ ميليمتري
۷-۵-۱- ماكزيمم حجم بخار
۷-۵-۲- ماكزيمم دبي منفي
۷-۵-۳- ماكزيمم دبي مثبت
نتايج
۷-۵-۴- ماكزيمم فشار
نتايج
۷ –۶- تحليل مقادير حالت دوم (زمان انسداد كند) در محل لوله منتهي به شير پروانه‌اي در سيستم آبگير ۱۵۰۰ ميليمتري
۷-۶-۱- ماكزيمم حجم بخار
۷-۶-۲- ماكزيمم دبي منفي
۷-۶-۳- ماكزيمم دبي مثبت
نتايج
۷-۶-۴- ماكزيمم فشار
نتايج
۷-۷- آناليز حساسيت
۱) حالت اوّل: مبنا (كلي)
۲) حالت دوم: تغيير جنس لوله
۳) حالت سوم: تغيير قطر لوله
۴) حالت چهارم: تغيير طول لوله
۷-۷-۱- تحليل خروجي حاصل از آناليز حساسيت

فصل هشتم / بررسی و تحلیل نتایج
۸-۱- نتايج نهايي حالت اول (زمان انسداد سريع)
۸-۲- نتايج نهايي حالت دوم (زمان انسداد كند)
۸-۳- زمان بهينه انسداد شير پروانه‌اي
۸-۴- نتايج حاصل از آناليز حساسيت
۸-۵- پيشنهادات

فصل نهم / اصول بهره‌گیری از نرم‌افزارهای محاسبه ضربه قوچ
۹-۱- کلیات
۹-۲- انتخاب و استفاده از نرم افزار
۹-۳- حداقل اطلاعات اولیه ورودی در نرم‌افزار
۹-۴- موارد کنترلی نرم افزار در محاسبات
۹-۵- نتایج خروجی نرم‌افزار
مراجع

اطلاعات تکميلي

  • حوزه کاربرد: آب
  • نویسنده: محمد کربلایی کریمی
  • منبع: انتشارات نوآور
  • قیمت: 9500 تومان
  • سال انتشار: ۱۳۹۳
خواندن 298 مشاهده

نظرات :

از پر شدن تمامی موارد الزامی ستاره‌دار (*) اطمینان حاصل کنید. کد HTML مجاز نیست.