aiden_ko (aiden_ko) wrote,
aiden_ko
aiden_ko

Categories:

Реальная задача для инженеров и просьба проконсультировать.

Пост сугубо утилитарный и технический. Есть проблема, есть идея решения проблемы, нужна критика или комментарии/советы. Заглавной картинки не будет.

Людям, не знакомым с гидравликой (в общем) и физикой вряд ли будет интересно.

Итак, преамбула. Есть замкнутый объем (считаем его достаточно жестким чтобы его прогиб под действием давления не влиял на давление внутри. Пусть сварной ящик. Необходимо испытать его непроницаемость*.

*Непроницаемость - это когда швы и соединения не пропускают жидкости, Герметичность - когда они не пропускают газы

То есть нужно провести гидроиспытания. Пусть давление воды будет в размере 70 кгс/см2, навскидку, это неважно. Вода поступает в объем через один вварной патрубок с манометром и клапаном, с помощью которого можно отсечь поток воды в объем, но манометр остается соединен с объемом и показывает давление воды внутри. Патрубок располагается внизу объема (это важно)

После набора давления поток воды отсекается и объем выдерживается, ну пусть 15 минут. Падения давления не должно быть. А оно есть. Немного, но есть, однако это обозначает либо проницаемость объема, либо протечку по запорному клапану либо все что угодно еще.

Задача. Определить причину падения давления воды при условии что объем, соединения заведомо непроницаемы (неоднократно испытаны по отдельности) и выработать универсальное решение об исключении вредного фактора, вызывающего падение давления вне зависимости от объема "объема" (простите за тафтологию" и его формы/конфигурации.

Моя гипотеза (спорная) и универсальное решение задачи (если гипотеза верна), а так же методика эксперимента для проверки гипотезы (спорной) под катом, дабы не ломать ленту тем, кому тема неинтересна. Рисовать буду в паинте, так что художеств не ждите.


Гипотеза.
1. Поскольку ящик изначально, до прикручивания манометра и клапана сообщался в атмосферой, то внутри него воздух.
2. При подаче воды через патрубок сверху образуется воздушный пузырь, который сжимается тем больше, чем больше воды залили.
3. Давление в воздушном пузыре и статическое давление воды уравновешены - ежу понятно.
4. При достижении давления испытания (как мы договорились - 70 кгс/см2) пузырь воздуха уже маленький, а 98% емкости заняты водой под тем же давлением. Емкость герметизируется и начинается отсчет 15 минут. Падение давления не допустимо.
5. При большом давлении газы начинают растворяться в воде. Разные газы имеют разную растворимость, то есть парциальное давление газов в пузыре воздуха уменьшается по-разному, но общее давление в пузыре падает. Это падение компенсируется падением давления воды, уравновешивающего давление газов.
6. Манометр показывает падение давления и испытания прерываются. Все. 500 грамм падения давления достаточны для прерывания испытаний.

Если гипотеза жизнеспособна, то мое решение очень простое:
Решение.
1. Добавить еще один вварной патрубок, на котором так же есть запорный клапан, но вместо манометра стоит вакуумметр.
2. Подключить к этому патрубку вакуумный насос.
3. Открыть кран подачи воды и заполнить подающий шланг до входного патрубка в цистерну. Перекрыть клапан воды (вода должна заполнять шланг полностью, но в емкость не поступать).
4. Открыть кран вакуумметра, включить вакуумный насос и откачать воздух из герметичного объема до низкого вакуума (300-150 мм.рт.ст.) - это недорого и относительно быстро.
5. Перекрыть вакуумный клапан, отключить вакуумный насос.
6. Заполнить объем водой путем открытия водяного клапана. Довести давление до испытательного и провести испытания.

При этом давление внутри будет 70 кгс, а воздушного пузыря нет. Если объем непроницаем (а если мы смогли создать вакуум, то он по умолчанию даже герметичен!), то падение давления - НОЛЬ. Вопросы типа "Почему сразу воздухом не испытать?" не канают, есть методика испытаний, отклониться от которой нельзя. Вопросы типа "А чего сверху не сделать кран для того чтобы воздух сам вышел при заполнении объема водой?" не канают, это не всегда реализуемо в условиях нашего производства. Нужен именно универсальный способ для любого случая. Где-то можно сделать проще, где-то по-другому не выйдет.

И последнее. Для проверки жизнеспособности гипотезы я придумал эксперимент.
Эксперимент.

Нужна установка такого вида (на самом деле она есть, но требует косметических изменений ценой в 1,5 копейки. Мне надо понять, пробовать или нет):

exp
Здесь Мвз - манометр, сообщенный с воздушной полостью герметичной емкости (полостью Г)
Мвд - манометр, сообщенный с водой в герметичной емкости (полость В)
Манометры заведомо одинаковые, пусть будут МТК-100.

Линия раздела Г-В - это поверхность воды. Сверху воздух, снизу вода, емкость одна - жирной линией обведена.
К - клапан запорный
Стрелка с буквой В - это подача воды.

Суть эксперимента:
1. Заполняем емкость водой так, чтобы трубка Мвд была под водой при атмосферном давлении.
2. Герметизируем бак с водой и начинаем заливать воду под давлением.
3. Достигаем давления испытания (пусть 70 кгс/см2).
Оба манометра должны показать одинаковое давление, см. п. 4 Гипотезы.
4. Перекрываем К, ставим систему на выдержку. Отсоединяем систему подачи воды, то есть трубка со стороны стрелки будет сообщаться с атмосферой, шлога с водой больше нет.
5. В соответствии с п. 5 Гипотезы манометры начинают падать, причем одинаково.
6. Через час мы видим падение давления в системе. Это уже из практики - оно будет.
7. Резко открываем и закрываем клапан К, сбрасывая давление. Струя воды через патрубок Мвд неизбежна - но это мелочи.
8. А дальше как в бутылке с газировкой - дымок внутри цистерны, оба манометра резко падают в ноль, но поскольку газы, предварительно растворенные в воде, начинают выделяться при адиабатическом снижении давления, то при резком перекрытии клапана давление внутри снова начинает расти, что и покажут манометры. Как с шампанским - хлопок, дымок, пена, резко закрыли пробку - давление внутри снова высокое.
9. Профит. Мы подтвердили Гипотезу.

Это важно для меня, так как надо искать причину возвратов от военных, в которых мы, вероятно, и не виноваты. Если все так, то я буду проталкивать закупку вакуумного насоса и изменение методик и программ испытаний. Сопротивление Динозавров производства колоссальное - "Мы всегда по старинке работали и нефиг лезть!". Ничего, что военная приемка появилась недавно и надо менять свое мировоззрение!

В общем прошу критики, помощи, консультаций. Вероятно, я неправ, и надо искать другие способы решения Проблемы. Но они так же должны быть универсальными, а не для конкретных случаев. Объемы бывают от 0,1 до 200 м3.

Рад, если хоть кто-то это осилит и, тем более, поможет.

Спасибо!
Tags: Хроники ОТК, жизнь, учусь
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 12 comments