مقدمة
منذ أن انتشرت الآلات المائية الحديثة وبخاصة المضخات وحاجة الإنسان إلى إيصال الماء إليها في أنابيب مضغوطة والحاجة لرفع الماء في أنابيب مضغوطة,وإيصال المياه إلى المباني المرتفعة وإلى كافة القطع الصحية فيها. فسرعان ما تبين بأن نقل الماء بهذه الوسيلة يخلق ضغطاً غير عادي عندما تتغير سرعة السائل , قد يفوق أحياناً عشرات أو مئات المرات الضغط الأصلي وقد يحدث تدميراً مروعاً.إن هذه الظاهرة دعت الباحثين للعمل على تقدير مفعولها وشدتها . ووضعت عدة علاقات رياضية قريبة أو تقديرية كثيرة حتى استقرت الدراسة على الاعتماد على نظرية المرونة من دراسة المطرقة المائية water hammer وتحديد مفعولها.
تعريف water hammer
هي عبارة عن الضغط الناتج عن الأمواج الاهتزازية التي تحدث في أنظمة التمديدات الصحية وأنظمة الضخ ,وذلك عندما يحدث تغير مفاجئ في الضغط أو السرعة
أسباب حدوث water hammer
- إقلاع أو توقف عدة مضخات.
- إغلاق سكر لقطع الماء.
- تفريغ الهواء من الأنابيب.
- إملاء أنبوب مائل باتجاه الجريان وبتدفق زائد.
- تغير كمية المياه المأخوذة من أنابيب الضخ.
- انكسار أنبوب الضخ وتدفق الماء منه.
- أحجام خطوط الأنابيب غير مناسبة لتحمل تدفقات الذروة.
-الضغط العالي للماء وعدم فعالية أجهزة تخفيض الضغط.
وتكون شدة الصدمة المائية water shock أكبر بقدر ما يكون معدل تغير سرعة الماء أكبر بالنسبة للزمن . وعلى هذا إن الحالة الأخطر هي عند توقف مجموعات الضخ pumps فجأة نتيجة انقطاع التيار الكهربائي الذي يغذيها.
- إغلاق سكر لقطع الماء.
- تفريغ الهواء من الأنابيب.
- إملاء أنبوب مائل باتجاه الجريان وبتدفق زائد.
- تغير كمية المياه المأخوذة من أنابيب الضخ.
- انكسار أنبوب الضخ وتدفق الماء منه.
- أحجام خطوط الأنابيب غير مناسبة لتحمل تدفقات الذروة.
-الضغط العالي للماء وعدم فعالية أجهزة تخفيض الضغط.
وتكون شدة الصدمة المائية water shock أكبر بقدر ما يكون معدل تغير سرعة الماء أكبر بالنسبة للزمن . وعلى هذا إن الحالة الأخطر هي عند توقف مجموعات الضخ pumps فجأة نتيجة انقطاع التيار الكهربائي الذي يغذيها.
المشاكل التي تنتج عن water hammer
- انفجار الأنابيب.
- تسريب الوصلات.
- إضعاف الوصلات.
- اهتزاز وضوضاء في الأنابيب.
- تضرر الصمامات.
- تضرر المضخات.
- الإضرار بأجهزة قياس التدفق.
- تخريب الخزانات وسخانات المياه.
- يفك تدعيم الأنابيب.
مما سبق نجد أن إصلاح أي واحد من هذه الشروط هو أكثر كلفة من التصميم الصحيح منذ البداية.
- تسريب الوصلات.
- إضعاف الوصلات.
- اهتزاز وضوضاء في الأنابيب.
- تضرر الصمامات.
- تضرر المضخات.
- الإضرار بأجهزة قياس التدفق.
- تخريب الخزانات وسخانات المياه.
- يفك تدعيم الأنابيب.
مما سبق نجد أن إصلاح أي واحد من هذه الشروط هو أكثر كلفة من التصميم الصحيح منذ البداية.
المطرقة المائية في الشبكات الداخلية
تعرف المطرقة المائية water hammer في التمديدات الداخلية من خلال الضجيج و الأصوات المزعجة التي تسمع عندما تغلق الصمامات بسرعة , وعلى الرغم من أن هذه الأصوات تميز هذه الحادثة إلا أنها لا تصدر أحياناً.
حيث تحدث عندما يوقف الماء المتدفق بشكل مفاجئ هذا الايقاف المفاجئ يسبب اصطدام كامل عمود الماء الموجود في الأنبوب بالصمام , والضغط الكبير الناتج عن الصدم يدعى المطرقة المائية وهي لا تحدث أصوات فقط بل يمكن أن تؤدي إلى تدمير الأنبوب .وحسب قانون نيوتن لكل فعل رد فعل يساويه بالمقدار ويعاكسه بالاتجاه .
هذه الزيادة المؤقتة في الضغط التي تحدث في نظام الإمداد بالمياه نتيجة التغيرات المفاجئة في السرعة أو الاتجاه للماء نتيجة إغلاق الصمام بسرعة ,تنتقل إلى الصمام وجدران الأنبوب على شكل أمواج اهتزازية.هذه الأمواج ترتد إلى الخلف وتسير في الأنبوب حتى تصطدم بعائق ما فترتد لتعود مرة أخرى وهكذا حتى تتخامد , وسرعة أمواج الضغط هذه تساوي إلى سرعة الصوت لذلك يكون لها تأثير ضار على الأنابيب.
وعلى سبيل المثال في حال عدم وجود تجهيزات وقاية من الصدمة المائية فإن مطرقة الماء في خط أنابيب ضغط الماء فيه 5PSI سوف تنتج ضغطاً يتراوح من
PSI ((250 TO 400))هذا الضغط لا يؤثر فقط على الصمام وإنما إلى تضرر الأنابيب وآلات الغسيل والسخانات والتجهيزات الأخرى
والشكل التالي يوضح الحركة الارتدادية للأمواج الاهتزازية
وللحديث بقية
المصدر : المطرقة المائية - م. بندر الراقعى
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق