Thủy kích hay búa nước ở hệ thống hơi nước
Thủy kích hay búa nước, là hiện tượng thường xảy ra trong hệ thống ống dẫn lưu chất. Chúng dễ được phát hiện khi phát ra tiếng ồn, thẩm chí làm rung giàn ống. Tiếng ồn không phải là hậu quả cuối cùng của thủy kích, nó chỉ là dấu hiệu nhận biết. Thủy kích gây hỏng hóc các thiết bị đắt tiền như đồng hồ đo lưu lượng hơi. Thủy kích gây vỡ đường ống cũng khá phỏ biến. Trong một số trường hợp, chúng gây ra hậu quả nghiêm trọng.
Thủy kích là kết quả của sự gia tăng đột ngột khi một chất lỏng đang chuyển động với tốc độ cao buộc phải dừng hay chuyển hướng đột ngột.
(2).png)
Thủy kích hay búa nước xảy ra khi nước ngưng bị hơi nước "lôi đi" với tốc độ cao, va đập vào ống dẫn hoi nước.
Ngay sau khi rời khỏi nồi hơi, hơi nước bắt đầu mất nhiệt. Kết quả là, một phần hơi nước chuyển thành nước ngưng trong ống dẫn. Tỷ lệ nước ngưng trong ống đặc biệt cao khi chúng ta mới khởi động hệ thống khi mà ống còn nguội và thậm chí, nước ngưng cũ vẫn còn đọng trong ống nếu không có các trạm bẫy hơi, hoặc trạm bẫy hơi không hoạt động. Nước ngưng hình thành dọc theo chiều dài ống và dưới áp lực của dòng hơi, chúng bị đẩy lao về phía trước và chiếm dần hết tiết diện của ống, ta gọi là sên. Khi con sên này gặp bất kỳ chướng ngại nào, ví dụ như khúc cua, nó sẽ bị dừng đột ngột. Tất cả động năng sinh ra bởi lớp sên này sẽ sẽ được hấp thụ vào đường ống, phát sinh ra hiện tượng búa nước.
Sự hình thành thủy kích hay búa nước
Nguyên nhân hình thành hiện tượng thủy kích được diễn giải như sau:
Sau khi nước ngưng được hình thành, ta có hai lưu chất được di chuyển cùng lúc trong đường ống dẫn hơi, đó là hơi nước và nước ngưng. Tốc độ di chuyển lý tưởng của hơi nước (khoảng 30 m/s hay 108 km/giờ) cao hơn nhiều so với nước (3 m/s hay 10,8 km/giờ). Nước ngưng nặng hơn nên di chuyển dưới đáy ống, trong khi hơi nước di chuyển ở phần ống phía trên. Nước ngưng nặng hơn và bị đẩy đi bởi dòng hơi nước tốc độ cao phía trên làm hình thành sên nước. Khi sên nước buộc phải dừng lại bởi những vật cản như đoạn ống cong hay thiết bị gắn trên đường ống, động năng của dòng nước ngưng khi bị đừng đột ngột sẽ chuyển hóa thành năng lượng áp suất gây nên sóng xung kích lên toàn bộ hệ thống ống. Hệ thống ống dẫn hơi tiếp tục rung lắc cho đến khi năng lượng này bị tiêu tán hoàn toàn.
Tác hại của thủy kích hay búa nước
Nếu chúng ta thắc mắc tại sao thủy kích lại có thể gây ra sự phá hoại nghiêm trọng? Bản chất phá hoại của thủy kích có thể được nhận biết theo hình ảnh dưới đây:
- Tốc độ di chuyển được khuyến cáo của nước trong ống nên từ 2-3 m/s.
- Tốc độ di chuyển của hơi nước trong ống là từ 20-35 m/s.
Tức là hơi nước di chuyển với tốc độ gấp 10 lần so với nước.
Trong trường hợp xảy ra thủy kích, hay búa nước, nước ngưng bị hơi nước kéo đi với tốc độ của hơi nước, sên nước di chuyển với tốc độ cao, gấp 10 lần, khi gặp vật cản, chúng tạo nên xung lực lớn, gây rung và hỏng hóc giàn ống, cũng như thiết bị, ví như đồng hồ đo lưu lượng hơi nước.
Cách phòng tránh hiện tượng thủy kich
Chúng ta không thể loại bỏ hoàn toàn thủy kích. Nhưng ít nhất, chúng ta có thể ngăn ngừa hay giảim thiểu. Có những cách được liệt kê sau đây:
- Đường ống dẫn hơi nên được thiết kế và lắp đặt phù hợp, thấp dần về về cuối đường ống.
- Lắp đạt các trạm bẫy hơi để thoát nước ngưng trên hệ thống phân phối ở khoảng cách đều đặn, các điểm thấp nhất và cuối mỗi đường ống dẫn hơi nước.
- Cần tránh việc ống dẫn bị võng, cần có hệ thống giá đỡ phù hợp. Việc này giúp nước ngưng được loại bỏ ngay khi chúng được hình thành.
- Người vận hành hệ thống nên được chỉ dẫn, mở các van khóa một cách chậm rãi khi bắt đầu khởi động hệ thống.
- Các túi gom nước ngưng (drain pocket) nên được thiết kế, chế tạo với kích thước hợp lý nhằm bảo đảm nước ngưng không "trôi" qua điểm gom. Túi chứa cũng nên được size đúng để tất cả nước ngưng tiếp cận được bẫy hơi.
- Các giảm ống, nên dùng giảm lệch tâm thay vì đồng tâm.
Xử lý, kiểm soát chất lượng hơi nước tại nguồn phát với chương trình xử lý nước lò hơi phù hợp
