Bereken golfsnelheid en drukverhoging.
Waterslag is de drukstoot die optreedt wanneer een in beweging zijnde vloeistof plotseling tot stilstand wordt gedwongen of van richting verandert, zoals bij snel sluiten van een afsluiter. Deze rekentool berekent de instantane drukstijging uit de vergelijking van Joukowsky op basis van vloeistofdichtheid, golfsnelheid en de snelheidsverandering, schat de drukklassemarge van de buis en adviseert een sluittijd om de drukstoot onder de ontwerpdruk te houden.
Joukowsky-vergelijking: ΔP = ρ × a × ΔV, waarbij ρ de vloeistofdichtheid, a de drukgolfsnelheid en ΔV de verandering van de gemiddelde stroomsnelheid is. Golfsnelheid a = √(K / ρ) / √(1 + (K/E) × (D/t)), waarbij K de volumetrische modulus van de vloeistof, E de elasticiteitsmodulus van de buiswand, D de diameter en t de wanddikte zijn — een soepelere buis (lagere E) geeft een lagere a en een geringere stoot. Voor water in stijf staal bedraagt a ≈ 1.300 m/s; in flexibele PE-buis a ≈ 250–400 m/s. Om de stoot binnen de drukklasse te houden, streeft u naar een sluittijd T > 2L/a (één volledige golfreflectieperiode), zodat de vertraging wordt gespreid over de leidinglengte.
Een nutsenetechnicus die de drukstoot schat na het uitvallen van een 500 lpm pomp op een 1,2 km lange leiding, berekent ΔV = 2,1 m/s, ΔP = 26 bar — boven de drukklasse — en plaatst een luchtketeldrukstootdemper om de afslagolf op te vangen.
Een procesontwerper die een 200 mm koelwaterafsluiter specificeert, kiest een elektrische actuator met 5 s sluittijd in plaats van de oorspronkelijke 0,5 s solenoïd. Hiermee daalt de drukstoot van 18 bar naar 3 bar en vervalt de noodzaak van een hogere drukklasse.
Een installateur die onderzoekt waarom leidingen rammelende geluiden maken bij het sluiten van de wasmachineafsluiter, installeert een inline waterslagontvanger gedimensioneerd op basis van het vereiste gasvolume en de drukklasse die de rekentool aangeeft.
Elke sluiting sneller dan T_c = 2L/a (leidinglengte × 2 / golfsnelheid) genereert de volledige Joukowsky-stoot. Een langzamere sluiting spreidt de vertraging en vermindert de piekdruk evenredig.
Langere leidingen bevatten meer kinetische energie. De Joukowsky-drukstijging zelf is niet afhankelijk van de leidinglengte, maar de duur van de hoge-drukpuls wel (= 2L/a), zodat vermoeiingsschade en hoorbaar lawaai met de lengte toenemen.
Ja — ingesloten lucht comprimeert en stuit terug, waardoor kolomscheidingsgebeurtenissen ontstaan met stoten die ver boven de Joukowsky-voorspelling liggen. Ontlucht altijd de hoogste punten en gebruik vacuümbrekers op lange neerwaartse leidingen.