Hiện tượng thủy kích là gì?

Hiện tượng thủy kích hay còn gọi là hiện tượng búa nước (Water Hammer) là một áp lực tăng hoặc sóng gây ra khi một lưu chất (lỏng hoặc khí) chuyển động phải dừng hoặc thay đổi hướng một cách đột ngột.

Sự nguy hiểm của hiện tượng búa nước

Khi hơi nước lần đầu được cung cấp vào hệ thống đường ống phân phối hay thiết bị sử dụng, ta sẽ nghe thấy những âm thanh nhỏ hoặc có thể lớn hơn. Điều này hấu hết những người vận hành hệ thống hơi nước đều được trải nghiệm.

Khi áp suất trong đường ống thay đổi đột ngột trên 10MPa (100bar) thì xảy ra hiện tượng búa hơi, búa hơi có thể làm hư hỏng đường ống, các thiết bị sử dụng hơi và thậm chí là các van hơi trên đường ống.

Việc vỡ hoặc rò rỉ do búa hơi sẽ gây thất thoát hơi nóng, thậm chí có thể gây thiệt hại về người đối với người vận hành. Với nước thì có loại van búa nước dùng để hấp thụ lực chấn động do nước va, nhưng với hơi nóng thì chưa có bất kỳ sự hướng dẫn hay tài liệu nào nhắc về điều này.

Các vị trí có thể xảy ra hiện tượng thủy kích truong đường ống hơi

Nguyên nhân xảy ra hiện tượng búa nước trong đường ống

Hiện tượng thủy kích trong hệ thống thu hồi hơi nước và nước ngưng thường được chia thành 2 loại:

Do nước ngưng tụ tốc độ cao

Quá trình truyền hơi nóng đi trong đường ống sẽ bị ảnh hưởng mất nhiệt và tạo nên nước ngưng. Nước ngưng bị đẩy đi theo áp suất của hơi nóng và tạo ra những cơn sóng.

Các hố nước ngưng lớn được hình thành trong đường ống và khi nó di chuyển với tốc độ cao đến những vị trí cong hoặc gặp phải các van thì nó sẽ dễ gây nên hiện tượng búa nước.

Do sự ngưng tụ nước đột ngột tạo ra các dòng nước ngưng tụ va vào nhau

Hiện thương thủy kích trong đường ống này xảy ra ở hệ thống thu hồi nước ngưng nó cũng có thể xảy ra trong hệ thống phân phối hơi và thiết bị sử dụng hơi nước khi nước ngưng không được rút hút nhanh chóng. 

Khi hơi nước mất nhiệt nó tạo thành nước ngưng, nước ngưng có thể tích riêng nhỏ hơn 1000 lần so với hơi nước. Vì vậy khi hơi nước gặp nước ngưng và tạo sự ngưng tụ, lúc này thể tích hơi nước lập tức giảm xuống. Không gian hơi nước dần bị chiếm bởi nước ngưng và các dòng nước ngưng va vào nhau tạo nên búa nước. 

Cách khắc phục

Hiện tượng thủy kích trong đường ống hơi:

• Đường ống bị rung giật trong quá trình hơi nóng (steam) chạy qua .
• Phát ra âm thanh lớn bên trong đường ống khi hệ thống bắt đầu khởi động .
• Hiện tượng gãy, biến dạng hoặc vỡ hệ thống đường ống .
• Rách gasket làm rò rỉ hơi nóng (steam).
• Giảm tuổi thọ của các thiết bị do ăn mòn cơ học.

Nguyên nhân:

• Quá trình vận chuyển hơi nóng bên trong đường ống dẫn đến nước ngưng sẽ được hình thành và là nguyên nhân làm cản trở dòng chảy của lưu chất.

Cách khắc phục:

• Lắp đặt đường ống hơi với đầu vào phải cao hơn đầu ra để tạo điều kiện thuận lợi cho nước ngưng thoát ra ngoài dễ dàng.
• Tại các điểm giao nhau của đường ống hơi nên lắp đặt bộ góp để nước ngưng bên trong được thu hồi và xả ra ngoài.
• Lắp đặt thiết bị tách ẩm (Separator dạng ly tâm) cho đường ống để tăng độ khô và loại bỏ nước ngưng sinh ra trước khi đi vào thiết bị
• Lắp đặt bẫy hơi (steam trap) cho đường ống chính theo quy định cứ 30-50m nên lắp đặt 01 bẫy hơi để xả nước ngưng ra bên ngoài.

Hiện tượng búa nước trong thiết bị gia nhiệt:

• Thiết bị gia nhiệt bị rung giật trong quá trình khởi động hệ thống.
• Phát ra âm thanh lớn bên trong đường ống khi hệ thống bắt đầu khởi động.
• Hiện tượng gãy, biến dạng hoặc vỡ hệ thống đường ống.
• Rách gasket làm rò rỉ hơi nóng (steam).
• Giảm tuổi thọ của các thiết bị do ăn mòn cơ học.

Nguyên nhân:

• Quá trình thiết bị gia nhiệt sẽ tiêu thụ hơi nóng (steam) dẫn đến nước ngưng sẽ được hình thành .
• Khi nhiệt độ đạt yêu cầu thì thường van điều khiển cung cấp steam sẽ đóng lại và điều này làm giảm áp lực đầu vào dẫn đến khả năng nước ngưng sẽ tồn đọng bên trong là rất lớn.

Cách khắc phục:

• Lắp đặt đường ống steam với đầu vào phải cao hơn đầu ra để tạo điều kiện thuận lợi cho nước ngưng thoát ra ngoài dễ dàng.
• Lắp đặt thiết bị tách ẩm (Separator dạng ly tâm) cho đường ống để tăng độ khô và loại bỏ nước ngưng sinh ra trước khi đưa vào thiết bị .
• Lắp đặt bẫy hơi (steam trap) hoặc thiết bị thu hồi nước ngưng dạng bơm cơ khí để giải quyết nước ngưng tụ xả tự động ra bên ngoài.

Bài viết có tham khảo tài liệu từ diginexus.edu.vn