ضربه قوچ

ضربه قوچ یا Water Hammer که برخی مواقع سرج آب هم نامیده می شود ناشی از تغییر ناگهانی سرعت سیال در خط انتقال می باشد. این تغییر ناگهانی عموما تحت تاثیر بسته شدن ناگهانی شیر، خاموش یا روشن شدن یکباره پمپ و … اتفاق می افتد. این امر سبب ایجاد امواج فشاری بزرگی می شود که فشاری چندین برابر فشار سیستم بوجود آورده و به لوله ها، اتصالات خط و نیز پمپ سانتریفوژ آسیب می زند.

با بسته شدن ناگهانی یک شیر در خط خروجی پمپ، امواج فشاری با سرعتی بالا به سمت پمپ برمی گردد. این مقدار سرعت را می توان با فرمول زیر تخمین زد:

مقدار افزایش فشار ناشی از ضربه قوچ برابر با حاصل ضرب سه پارامتر سرعت امواج (رابطه بالا)، مقدار تغییر سرعت سیال (ناشی از بسته شدن شیر) و چگالی سیال می باشد.

مقدار مدول الاستیسیته آب را می توان در فرمول فوق برابر 2.2 گیگاپاسکال فرض نمود. مدول الاستیسیته لوله های مختلف بسته به جنس آن ها متفاوت است. مثلا در لوله های فولادی تقریبا 200 گیگاپاسکال و برای لوله های پلی اتیلن کمتر از یک گیگاپاسکال می باشد. به این ترتیب سرعت امواج مخرب فشاری تولید شده در لوله های فولادی می تواند به بیش از 1000 متر بر ثانیه برسد، حال آن که این سرعت در لوله های غیرفلزی مثل پلی اتیلن کمتر از 100 متر بر ثانیه خواهد بود.

مثال) در یک سیستم پمپاژ به طول 1200 متر از لوله استیل 4 اینچ (100 میلی متر) با ضخامت 6 میلیمتر استفاده شده است. اگر سرعت آب در لوله 2 متربرثانیه باشد، با بستن ناگهانی شیر، امواج فشاری با چه سرعت و فشاری به سمت پمپ برمی گردند؟

با جای گذاری اعداد ذکر شده در فرمول بالا مقدار سرعت امواج تقریبا 1400 متربرثانیه بدست می آید که منجر به فشاری تقریبا برابر 27 بار می شود.

برای محافظت از پمپ در برابر ضربه قوچ از روش های گوناگونی استفاده می شود از جمله

• شیر یکطرفه در خروجی پمپ
• مخزن ضربه گیر (سرج تانک)