排氣閥孔徑對水錘防護(hù)影響較大

輸水管道由于某些非正常運行工況和水流自身的挾氣，有可能在輸水系統(tǒng)中出現(xiàn)氣團(tuán)或氣柱，使得輸水系統(tǒng)的運行不穩(wěn)定（壓力和流量波動），嚴(yán)重時會造成管道破裂或變形。為了解決這一問題，排氣閥被應(yīng)用在長距離輸水系統(tǒng)中，根據(jù)工作壓力的變化，及時向管內(nèi)補(bǔ)氣或向管外排氣。排氣閥在進(jìn)氣過程中不會出現(xiàn)問題，但在排氣過程中，會因排氣過快引起瞬變壓力。在排氣閥進(jìn)氣階段，管內(nèi)負(fù)壓被抑止，使其小于液體汽化壓力；在排氣閥排氣階段，管內(nèi)的自由空氣被壓縮并加速流出管道，使分離水柱彌合。如果管道中的空氣排出過快，會使分離水柱彌合時產(chǎn)生撞擊，水流速度瞬間減小到零，形成附加水錘壓力。相關(guān)實驗結(jié)果表明：正常工作壓力4bar，引起的最大瞬變壓力為10bar，是正常工作壓力的2.5倍。

排氣閥孔徑對水錘防護(hù)影響較大，國內(nèi)外有不少學(xué)者對這方面做了大量研究。如劉梅清等為采用進(jìn)排氣流量系數(shù)Cin＝0.975、Cout＝0.65時排氣閥的水錘防護(hù)作用甚微，只有當(dāng)Cin/Cout＞10時作用才較為明顯；胡建永等通過采用不同進(jìn)排氣系數(shù)的排氣閥進(jìn)行了進(jìn)排氣特性的計算對比分析，認(rèn)為不同進(jìn)排氣系數(shù)對排氣閥的進(jìn)排氣特性和水錘保護(hù)效果有顯著影響；楊曉東等認(rèn)為減小進(jìn)排氣閥的排氣面積，可在一定程度上消除水柱彌合引起的高水錘壓力和進(jìn)排氣閥的破壞現(xiàn)象；楊開林通過對南水北調(diào)北京段輸水系統(tǒng)水力瞬變研究表明，選擇過大或過小的排氣閥孔徑對減小管道內(nèi)的真空度都是不利的，存在一個抑止液柱彌合沖擊壓力或者高度真空的最優(yōu)排氣閥孔徑；劉志勇對排氣閥水錘防護(hù)特性的主要影響因素進(jìn)行了試驗研究，結(jié)果表明：在合理位置安裝合適進(jìn)排氣 孔徑的排氣閥可有效防止因水柱分離再彌合而導(dǎo)致的巨大瞬變壓強(qiáng)；Giuseppe De Martino通過實驗研究認(rèn)為：輸水管道通過孔口排氣引起的的瞬變壓力與上游水頭、初始?xì)怏w體積、孔口大小是有關(guān)系的，孔口直徑占管道直徑比例約為0.14時，出現(xiàn)最大瞬變強(qiáng)度，隨著孔口直徑的增大瞬變逐漸消失；Don J. Wood和F.Zhou等人認(rèn)為孔口直徑占管道直徑比例約為0.2時，出現(xiàn)最大瞬變壓力。