Vand- og damp-slag

Generelt

Både damp- og vandslag er hændelser, der kan forårsage betydeligt slid og alvorlige skader på de systemer, hvor de opstår. Det er derfor vigtigt at forstå forskellen mellem fænomenerne – og ikke mindst, hvad der forårsager disse meget kraftige påvirkninger.

Jeg har selv besøgt en kunde, der oplevede et kraftigt kombineret vand- og dampslag i et hedtvandssystem. Konsekvensen var, at afgangsflangen på en DN300 / PN25 sæde-kegleventil blev revet af, og flere AUMA-gear på øvrige ventiler enten lå på gulvet eller hang i deres el-installationer. Når vi taler DN300-installationer, siger det sig selv, hvilke potentielle konsekvenser det kan have. Heldigvis kom ingen til skade, men hændelsen medførte et omfattende arbejde med at reetablere systemet.

I det følgende vil jeg forsøge at beskrive disse fænomener på en relativt enkel og tilgængelig måde.

Det simple vandslag

Det simple vandslag optræder typisk i lange, vandfyldte rørledninger, hvor vandet har en relativt høj hastighed, og hvor en lukkeanordning i enden af rørledningen lukker hurtigt.

Den kinetiske energi (inerti), som vandmassen har umiddelbart før ventilen, frigives brat, når strømningen stoppes. Dette resulterer i et trykstød – et vandslag.

Størrelsen af vandslaget afhænger primært af:

Vandmassens størrelse før ventilen
Vandets hastighed
Ventilens lukketid

I et lukket system vil vandslaget typisk pendle frem og tilbage 6–8 gange med aftagende styrke, indtil energien er helt absorberet.

Kombineret vand- og damp- slag

Her forestiller man sig en situation, hvor lukkeanordningen er placeret før en lang, vandfyldt rørledning. Hvis vandet har en tilstrækkelig høj temperatur, kan der ved afspærring opstå et vakuum efter ventilen.

Dette vakuum kan få dele af vandet til at overgå til dampfase. Når systemets energi klinger ud, vender vandstrømmen tilbage mod ventilen. Derved opbygges der hurtigt et tryk dér, hvor der tidligere var vakuum, hvilket får dampen til at fortætte momentant.

Denne pludselige kondensering (implosion) giver anledning til et meget kraftigt og ofte ekstremt ødelæggende dampslag.

De samme faktorer som ved det simple vandslag spiller ind, men her har vandets temperatur samt dannelsen af en tofaset blanding afgørende betydning.

Det er værd at bemærke, at bundet ilt eller mikrobobler kan reducere effekten, da luft kan komprimeres. Luft forårsager derfor ikke implosion på samme måde som damp.

Det simple dampslag

Det simple dampslag optræder typisk i kondensatsystemer, hvor der ledes damp ind, eller hvor en tofaset blanding får lov at opstå.

Når damp møder kondensat, der har en temperatur under mætningstemperaturen for den aktuelle damp, vil dampen fortætte momentant. Denne implosion skaber et dampslag.

Dette fænomen kan ses under kontrollerede forhold i videoen “Dampslag i kondensatsystem”.

Dampslag (vandprop)

Hvis der åbnes for hurtigt mod kolde dampinstallationer, sker der typisk to ting:

Damphastigheden bliver ekstrem, da damp ved lavt tryk fylder meget og derfor accelererer kraftigt.
Opvarmningen af rørsystemet sker ved, at dampen kondenserer og danner vand.

Kombinationen af høj damphastighed og tilstedeværelsen af kondensat kan føre til dannelse af såkaldte “vandpropper”. Disse bevæger sig med meget stor hastighed mod systemets koldeste områder og rammer undervejs ventiler, bøjninger og andre komponenter, som yder modstand.

Her kan der ligeledes opstå implosion, hvilket yderligere forstærker belastningerne. Dette fænomen er særdeles farligt og kan medføre omfattende skader.

Konklusion

Vandslag er et hydraulisk fænomen, hvor væske afleverer sin kinetiske energi tilbage til systemet.

Dampslag er væsentligt mere alvorligt og har sit udspring i dampens fysik, idet damp ikke kan eksistere ved tryk under sin mætningstemperatur uden at fortættes momentant.

Der findes mange forskellige løsninger på udfordringer relateret til damp- og vandslag. Fælles for dem alle er dog, at de fleste systemer er komplekse og skal analyseres grundigt, før der iværksættes – til tider kostbare – tiltag.

Jeg tilbyder gerne min hjælp i den forbindelse.