Water Hammer Phenomenon: Analysis and Solutions ظاھرة الطرق المائى : التحليل والحلول

Document Type : Research articles

Authors

1 Mechanical Power Engineering Dep. Faculty of Engineering, Tanta University, Egypt.

2 Green Valley for Consulting Engineering and Irrigation Ismailia

Abstract

تعتبر المطرقة المائية ظاھرة معقدة يجب التعرف على تأثيرھا الضار حتى نجد
الحلول المناسبة لمنع ھذه الاضرار وتنشأ المطرقة المائية نتيجة التغير
المفاجى فى سرعة المياه داخل الأنابيب نتيجة انقطاع المغذى لمحرکات
الطلمبات فجاة أو القفل المفاجئ للمحابس أثناء التشغيل وينتج عنھا ارتفاع
وانخفاض مفاجئ فى الضغط وظھور موجة ضغط موجبة وسالبة تتحرک
بسرعة الصوت مما يسبب أضرار بالغة مثل ( انفجار المواسير – تدمير
الطلمبات – تدمير المحابس .... ) وتھدف الدارسة إلى تحليل ووضع الحلول
لظاھرة الطرق المائى أو منعھا عن طريق ترکيب أجھزة الحماية مثل( خزانات
الفائض – خزانات المياه والھواء – محابس الأمان – محابس الھواء ) تناول
البحث تطبيق عملى على أحدى منظومات محطات الرى فى مشروع الصالحية
الزراعى حوالى ۳۳٥٥۱ فدان ( محافظة الاسماعيلية ) واشتمل العمل على
القياسات العملية للتصرفات والضغوط داخل المواسير فى حالة السريان
المنتظم وتم تسجيل أعلى ضغط وأقل ضغط على اللوحة الرئيسية للتشغيل عند
انقطاع التيار وفى وجود خزان المياه والھواء تم التحليل باستخدام الطريقة
للحصول على النتائج التسجيل وأسفرت ( AFT impulse ) النظرية الحسابية
النتائج إلى أن استخدام أجھزة الحماية مثل خزانات المياه والھواء أو خزانات
الفائض تؤدى إلى حماية منظومة الرى من ظاھرة الطرق المائى کذلک کانت
لحل مشاکل الطرق المائى CFD من النتائج أھمية وسھولة الطرق الحسابية
بالمقارنة إلى التحليل النظرى أو العملى AFT Impulse باستخدام برنامج
تطابقت النتائج العملية والنظرية والحاسبية إلى حد کبير .
Abstract: Water hammer (hydraulic transient) is a complex phenomenon. The cause of a hydraulic transient is the rapid change in the velocity of the flow in a closed pipe due to sudden power failure or sudden valve closure which generates high and low pressure waves transmit through the pipe line with a speed of sound. The generated waves can cause serious problems in the pipeline system such as pipe burst, pumps and valves failure. The aim of the study is to analyze experientially, theoretically and computationally to find out a solution for this phenomenon. This was done through applying some practical methods techniques of water hammer control devices used in irrigation pumping systems. In Salhia Agriculture Project site, Ismailia 33551 feddan were selected to carry out the water hammer investigation. The steady state calculation was first executed to measure the flow rate and the head, unsteady state flow calculation was carried out to identify the maximum and minimum pressure during the sudden pump trips. The results showed that the control devices such as the air vessels or surge tanks would mitigate the pressure rise and prevent the formation of negative pressure. Water hammer analysis using AFT impulse program is an effective and reliable tool to choose the required surge protection device. Installation of surge control device in the system such as one air vessel 50 m3 air volumes provides an acceptable level of protection to the irrigation pumping systems, as there are no cavitations at the pipeline and the maximum pressure reduces from 11 bars to 6 bars. A good a agreement among the experimental, theoretical and computational associated results was found.

Main Subjects