ظاهرة الطرق المائي أو المطرقة المائية (Water hammer)هي حدوث تغير فجائي لسرعة السريان في الأنبوب نتيجة إغلاق صمام بصورة فجائية ينتج عنه تحول القدرة الحركية لقدرة ضغط ينجم عنها فرق ضغط ينشأ خلال فترة قصيرة جداً قد يؤدي إلى انفجار الأنبوب (الماسورة).[1][2][3]
أسبابها
تحدث المطرقة المائية دائما عند إغلاق صمام بشكل مفاجئ أو توقف المضخات بشكل مفاجئ وغير متوقع مما يتولد عنه حدوث موجة شديدة خلف المحبس أو المضخة تصل سرعتها في مواسير الحديد إلي 1000 متر/ث وفي مواسير البلاستيك 300 متر/ث. هذة الموجة تؤدي لحدوث مشاكل كبيرة خاصة عند المحبس أو الطلمبة وعند منطقة وسط الماسورة وعند نهاية الماسورة.
فعند المحبس أو المضخة يحدث ضغط سالب كبير في المنطقة بعد الغلق مما يمكن أن يودي لتغيير وانقلاب في شكل العزوم في الماسورة بشكل فجائي مما يسبب اجهادات طرق على الماسورة شديدة جدا وصوت طرقات عال أو تلف في المحابس والمضخات ويحدث على الجانب الآخر ضغط موجب كبير ناتج عن ارتطام التدفق المائي بالمحبس أو المضخة بشكل فجائي وسرعة ارتداد عالية.
العوامل التي تؤثر في عملية الطرق
- سرعة موجة الطرق (wave velocity)
- طول الماسورة بعد المحبس
- ثابت الطلمبة أو ثابت المحبس
العوامل التي تؤثر في سرعة الموجة
- معامل مرونة السائل
- معامل مرونة الماسورة
- قطر الماسورة
- سمك الماسورة
- كثافة السائل
- معامل خاص بطريقة تثبيت الماسورة من الجانبين
- ضغط الطلمبة(المضخة)
- سرعة المياه في الماسورة و معدل السريان المار بالماسورة
- القصور الذاتي لدوران المضخة
- عدد لفات المضخة RPM
وعن طريق حساب بعض المعاملات التي تربط بين العوامل السابقة هناك اربع جداول Paramkian curves تمكننا من تحديد الفواقد في الطاقة الكلية للسريان نتيجة غلق المحبس أو الطلمبة ويجب أن يكون هذا الفاقد امن والا يتم زيادة سمك الماسورة أو تقليل القطر في حدود السرعات والضواغط المسموحة أو عمل وصلات خرسانيه في مناطق الطرق الشديدة لتدعيم التثبيت للماسورة.
التغلب على ظاهرة الطرق المائي
يمكن التغلب على ظاهرة الطرق المائي في المواسير الكبيرة عن طريق
- زيادة عدد المحابس مما يقلل طول الماسورة بين كل محبسين
- غلق المحبس ببطئ نسبيا لتجنب سرعات الموجه الكبيرة
- ضمان وجود مصدر تيار كهربي احتياطي للطلمبة في حالة انقطاع التيار
- عمل غرف هواء مضغوط أو ما يعرف ب Air chamber وهو عبارة عن غرفه لمعادلة الضغط السالب في حالة تكونه وله تصميم خاص بجداول ومعادلات
- التاكد من احتمال الماسورة بسمكها ومعامل جسائتها لمقدار الطرق المتوقع
مراجع
- Young, Thomas (1808). "Hydraulic investigations, subservient to an intended Croonian lecture on the motion of the blood". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 98: 164–186. مؤرشف من الأصل في 10 ديسمبر 2019.
- pp. 245-246.نسخة محفوظة 2012-07-11 على موقع واي باك مشين. Vitruvius states that when a water pipe crosses a wide valley, it must sometimes be constructed as an inverted siphon. He states that cavities ("venters") must be constructed periodically along the pipe "and in the venter, water cushions must be constructed to relieve the pressure of the air." "But if there is no such venter made in the valleys, nor any substructure built on a level, but merely an elbow, the water will break out, and burst the joints of the pipes." Swiss engineer Martin Schwarz — Martin Schwarz, "Neue Forschungsergebnisse zu Vitruvs colliviaria" [New research results on Vitruvius' colliviaria], pp. 353-357, in: Christoph Ohlig, ed., Cura Aquarum in Jordanien (Siegburg, Germany: Deutschen Wasserhistorischen Gesellschaft, 2008) — argues that Vitruvius' phrase vis spiritus referred not to air pressure, but to pressure transients (water hammer) in the water pipes. He found stone plugs (colliviaria) in Roman water pipes, which could be expelled by water hammer, allowing water in the pipe to flood the air chamber above the pipe, instead of rupturing the pipe.
- "How To Prevent Water Hammer | DFT Valves". DFT Valves (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 16 أغسطس 201716 أغسطس 2017.