Гидравликалық қарсылық - және біз қалай ағады?

Кез келген қозғалыс кезінде энергия шығыны бар - кем дегенде, бұл автомобиль, кем дегенде ұшақ, тіпті құбырдағы сұйықтық болады. Әрқашан энергияның бір бөлігі қозғалысқа төзімділікті еңсеруге жұмсалады. Сұйықтықтың басын азайтып, гидравликалық қарсылықты қалай анықтау керек. Іс жүзінде мұндай қарсылықтың екі түрі бар: жергілікті және сызықтық. Жергілікті құбыр клапандарында, клапандарда, бұрыштарда, ұзартумен және тарылуымен энергия шығындарымен байланысты.

Сұйықтықтың тұтқырлығы әрқашан жоғалудың көзі болып табылатынын атап өткен жөн . Жергілікті шығындар немесе клапандар, құбырлар мен клапандар параметрлеріне байланысты есептеу формуласы арнайы әдіспен анықталады. Бірақ сызықтық шығындар негізінен құбырдағы сұйықтық ағынының сипатына байланысты.

1883 жылы Рейнольдс сұйықтық ағынының режимдерін зерттеуді жүргізді. Бұл зерттеулерде бояу қосылып, бояу мен судың қозғалысын сипаттайтын су ағыны пайдаланылды, шыны түтікшеде байқалды. Бұл жағдайда сұйықтықтың қысымы, жылдамдығы мен қысымы өлшенді.

Қозғалыстың бірінші режимі төмен су жылдамдығымен байқалды. Бұл жағдайда бояу мен су бір-бірімен араласпайды және құбыр бойымен бірге қозғалады. Жылдамдық пен қысымдар уақыт бойынша тұрақты. Мұндай сұйықтық ағынының режимі ламинар деп аталады.

Алайда, егер қозғалыс жылдамдығы артады, онда белгілі бір мәнде сұйықтықтың қозғалысы өзгереді. Бояу ағыны түтіктің бүкіл көлемін араластыра бастайды, құйынның пайда болуы және сұйықтық айналуы көрінеді. Сұйықтықтың жылдамдығы мен қысымы өлшенген мәндер пульсациттен бастайды. Мұндай қозғалыс турбулентті деп аталады. Егер шығыс жылдамдығы төмендеген болса, ламинарлы қозғалыс қайтадан қалпына келтіріледі.

Сұйықтықтың ламинарлық ағынымен гидравликалық қарсылық минималды, турбулентті ағынмен ол әлдеқайда үлкен. Мұнда құбыр қабырғасында үйкеліс шығыны әлі де бар екенін түсіндіру қажет. Ламинарлы ағын кезінде жылдамдық құбырдың қабырғасында ең төменгі температура болып табылады және ең үлкен ағынның бойымен максималды болады, бірақ су ағымы барлық құбыр бойымен біртіндеп жылжиды. Турбулентті қозғалыста, нәтижесінде турбуленттілік судың қозғалысына және қосымша гидравликалық кедергілерге кедергі келтіреді.

Шығындарды арттыратын тағы бір құбылыс бар. Кавитация деп аталады. Кавитация құбырдағы сұйықтық ағынында пайда болған кезде байқалады. Сол жерде мұндай қозғалыс жылдамдығы ұлғаяды және Бернулли заңына сәйкес қысым қысқарады. Қысымның төмендеуі сұйықтықтағы ерітілген газдардың шығарылуын бастайды және су ағымдағы температурада қайнап бастайды.

Тар бөлімнен өткеннен кейін ағым жылдамдығы төмендейді, қысым артады және қайнау жоғалады. Кавитация жергілікті ламинарлы ағынның бұзылуына байланысты қосымша шығындар тудырады. Әдетте, крандарда, ысырмаларда және басқа ұқсас түйіндерде пайда болады. Мұндай құбылыс өте жағымсыз деп саналады Бүкіл құбыр желісіне зақым келтіруі мүмкін.

Осылайша, гидравликалық кедергі бірнеше факторлармен анықталған тұжырымдама болып табылады. Бұлар құбыр құбырларының (ұзындық, бұрылыстар, крандар мен ысырмалар) жобалау ерекшеліктерін, соның ішінде құбырлар жасалатын материалдарды қамтиды. Сұйықтықтардың ағымы да шығындарға әсер етеді. Бұл мұнай құбыры жүйесінің қандай болуы керек екенін және оның дизайны мен жұмысында қандай аулақ болу керек екенін түсінуге мүмкіндік береді.

Ұсынылған материалдарда құбыр жүйесі бойынша гидравликалық кедергі сияқты тұжырымдама қарастырылады. Сұйықтықтың әртүрлі ағын режимдері және оның құбырлардағы мінез-құлқы туралы сипаттама берілген.