수격현상(운동량 방정식, 베르누이 정리), 충격파 특징

수격현상(운동량 방정식, 베르누이 정리), 충격파 특징

1. 수격현상 개념

 1) Water Hammering

 2) 유체의 운동에너지가 압력에너지로 변환되어 충격파 발생

 3) 펌프, 밸브 등 파손

 4) 진동 및 소음 발생

 

2. 수격현상 발생원리

메커니즘	원리
속도차 : 펌프의 급정지, 밸브 급개폐 ↓ 압력차 : 운동에너지가 압력에너지로 변환 ↓ 힘의 차 : 압력파 축적 및 내부 압력 상승 ↓ 충격파 : 배관 파손	1. 운동량 방정식 $F = \rho Q (V_2 - V_1)$ 속도차로 인한 힘 발생 2. 베르누이 정리 $\frac{V_1^2 - V_2^2}{2g} = \frac{P_2 - P_1}{\gamma }$ 속도에너지가 압력에너지로 변환

 

3. 충격파의 일반적 특징

구분	내용
압력변화	$\Delta P = \frac{9.81*a*v}{g}$ a: 충격파속도 v: 유속 g: 중력가속도
임계시간	t = 2l/a l배관길이 a: 충격파 속도 1) t ≥ 2l/a → surging 발생 2) t ≤ 2l/a → 수격현상, 충격파
기타	상승압력은 배관의 길이, 형태 무관 충격파 속도는 유체내 음속 동일 충격파 발생시 압력, 온도, 밀도 급상승

 

4. 수격현상 대책

펌프 대책	관로대책	밸브대책
펌프 soft 기동방식 적용 fly wheel 설치 급격한 동작 제한	Air Chamber 설치 수격방지기 설치 surge tank 설치	자동 수압조절밸브 밸브 조작 천천히 토출측 릴리프 밸브 스모렌스키 체크밸브