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水撃現象

流量が流速w1で固定されてバルブが突然閉鎖した場合(閉鎖時間tcl=0)、また、その結果、配管が完全に遮断された場合、流体柱がw1からw2に急に減速します。

これにより、圧力波が生じ、流れの方向に逆らって、音速「a」で流体を通過します。圧力波は、たとえば、タンクの出口(図参照)に反射し、バルブの入口に戻って再度反射します。流れの方向に対する圧力波に反射した圧力波が加わり、大きな圧力となります。次の公式に当てはめると、最大値が算出できます。

Where:

 

:バルブ閉鎖直後の圧力

a:伝播速度、あるいは音速

p:流体密度

w:定常流出時の速度

とします。

方程式10に基づくこの圧力の集積を、圧力上昇、あるいは水撃と呼びます。何度でも動作圧力になり、耳障りな騒音の原因となる可能性があります。特に、システムにかかる圧力を増大させます。

 

バルブの開放・閉鎖時の上昇圧力