ماشین حساب زیر برای محاسبه یک مقدار ناشناخته از مقادیر داده شده با استفاده از فرمول فشار یک ستون مایع طراحی شده است.
خود فرمول:

ماشین حساب به شما امکان می دهد پیدا کنید

• فشار ستون مایع بر اساس چگالی شناخته شده مایع، ارتفاع ستون مایع و شتاب گرانش
• ارتفاع یک ستون مایع بر اساس فشار مایع شناخته شده، چگالی مایع و شتاب گرانشی
• چگالی مایع بر اساس فشار مایع شناخته شده، ارتفاع ستون مایع و شتاب گرانشی
• شتاب گرانشی بر اساس فشار سیال شناخته شده، چگالی سیال و ارتفاع ستون سیال

استخراج فرمول برای همه موارد بی اهمیت است. برای چگالی، مقدار پیش فرض چگالی آب، برای شتاب گرانش - شتاب زمین، و برای فشار - مقداری برابر با یک اتمسفر فشار است. یک تئوری کوچک، طبق معمول، زیر ماشین حساب.

چگالی فشار شتاب ارتفاع گرانش

فشار در مایع، Pa

ارتفاع ستون مایع، متر

چگالی مایع، کیلوگرم بر متر مکعب

شتاب گرانش، m/s2

فشار هیدرواستاتیک- فشار ستون آب بالاتر از سطح معمولی.

فرمول فشار هیدرواستاتیککاملا ساده مشتق شده است

از این فرمول مشخص است که فشار به مساحت ظرف یا شکل آن بستگی ندارد. این فقط به چگالی و ارتفاع ستون یک مایع خاص بستگی دارد. که از آن نتیجه می شود که با افزایش ارتفاع کشتی، می توانیم کاملا ایجاد کنیم فشار بالا.
بلز پاسکال این را در سال 1648 نشان داد. او یک لوله باریک را داخل یک بشکه دربسته پر از آب فرو کرد و با بالا رفتن از بالکن طبقه دوم، یک لیوان آب در این لوله ریخت. با توجه به ضخامت کم لوله، آب داخل آن بالا رفت ارتفاع بالاو فشار بشکه آنقدر زیاد شد که بست های بشکه تحمل آن را نداشت و ترک خورد.

این نیز منجر به پدیده پارادوکس هیدرواستاتیک می شود.

پارادوکس هیدرواستاتیک- پدیده ای که در آن نیروی فشار وزن مایع ریخته شده به ظرفی در انتهای ظرف ممکن است با وزن مایع ریخته شده متفاوت باشد. در عروق با افزایش به سمت بالا سطح مقطعنیروی فشار در کف ظرف وزن کمترمایع، در ظروف با سطح مقطع رو به بالا، نیروی فشار بر کف ظرف بیشتر از وزن مایع است. نیروی فشار مایع بر کف ظرف تنها برای یک ظرف استوانه ای با وزن مایع برابر است.

در تصویر بالا فشار ته ظرف در همه موارد یکسان است و به وزن مایع ریخته شده بستگی ندارد و فقط به سطح آن بستگی دارد. دلیل پارادوکس هیدرواستاتیک این است که مایع نه تنها به پایین، بلکه بر روی دیواره های رگ فشار می آورد. فشار سیال بر روی دیوارهای شیبدار دارای یک جزء عمودی است. در ظرفی که به سمت بالا منبسط می شود، به سمت پایین هدایت می شود، در ظرفی که به سمت بالا باریک می شود، به سمت بالا هدایت می شود. وزن مایع در ظرف برابر با مجموع اجزای عمودی فشار مایع در کل منطقه داخلی ظرف خواهد بود.

نحوه طراحی و ساخت یک سیستم آبرسانی که تمام نیازهای ما را برآورده کند

دیمیتری بلکین

لوله کشی مشکلی نداره معرفی

تصور یک خانه مدرن بدون آب جاری دشوار است. علاوه بر این، زمان می گذرد، پیشرفت متوقف نمی شود و سیستم های تامین آب در حال بهبود هستند. جدیدترین سیستم های لوله کشی ظاهر می شوند که نه تنها به شما امکان می دهند "با حباب" آب دریافت کنید که بسیار دلپذیر است، بلکه به میزان قابل توجهی در مصرف آب صرفه جویی می کند. و صرفه جویی در مصرف آب کلبه مدرن- موضوع آخرش است. با صرفه جویی در مصرف آب، در هزینه تعمیرات صرفه جویی می کنیم تجهیزات پمپاژدر مورد برق، تمیز کردن سپتیک تانک و از همه مهمتر با صرفه جویی در آب، سیاره خود را نجات می دهیم و عدم رعایت موازین زیست محیطی طبق مدرن ترین معیارهای اخلاقی، اخلاقی و دینی، گناهی کبیره است.

برای اینکه منبع آب در خانه ما به طور کامل همه را برآورده کند الزامات مدرن، باید از آن به ویژگی های زیر دست یابیم. آب باید روان جریان داشته باشد، یعنی هیچ افت فشار شدیدی وجود نداشته باشد. نباید در لوله‌ها صدا ایجاد کند و نباید حاوی هوا یا مواد خارجی باشد که می‌تواند شیرهای سرامیکی مدرن و سایر دستگاه‌های ما را بشکند. آب باید در لوله ها تحت فشار معینی باشد. حداقل این فشار 1.5 اتمسفر است. این حداقل چیزی است که به ماشین های لباسشویی و ظرفشویی مدرن اجازه کار می دهد. با این حال، از آنجایی که این نسخه دوم مقاله است، می توان گفت که حداقل مشخص شده مشروط است. حداقل برای تعداد زیادی از خوانندگان که آماده اند آسایش خود را فدا کنند، ماشین های لباسشوییآنها همچنین با فشار کمتری کار می کنند که من از آن راضی بودم تعداد زیادی ازنامه های سرزنش آمیز سوال با ماشین های ظرفشوییباز باقی می ماند، زیرا به خاطر من هیچ یک از خوانندگانی که سیستم های تامین آب کم فشار دارند از ماشین ظرفشویی استفاده نکرده اند.

دومین ویژگی فنی اصلی سیستم تامین آب را فراموش نکنید (اولی فشار است). این مصرف آب است. باید مطمئن باشیم که می‌توانیم در حین شستن ظرف‌ها در آشپزخانه دوش بگیریم و اگر در خانه 2 حمام وجود دارد، نباید فقط از یکی استفاده کنید و برای دومی آب کافی وجود ندارد. . خوشبختانه، ایستگاه های پمپاژ مدرن به شما این امکان را می دهد که یک منبع آب را با در نظر گرفتن هر دو ویژگی مهم، یعنی فشار و جریان آب طراحی کنید.

از زمان های قدیم برای ایجاد آبرسانی از برج های آب استفاده می شده است. من همیشه آنها را دوست داشته ام. آنها زیبا و قدرتمند به نظر می رسند. از دور دیده می شوند. من معتقدم که همه باید آنها را دوست داشته باشند، به خصوص خانم ها، زیرا آنها نمادهای فالیک هستند و فالوس تجسم نور، قدرت و مردانگی است. اما من حواسم پرت شد... معنا و هدف برج آباین به هیچ وجه برانگیختن بهترین احساسات در افراد نیست، اگرچه این نیز مهم است، بلکه ایجاد فشار کافی در منبع آب است. فشار در اتمسفر اندازه گیری می شود. اگر آب را به ارتفاع 10 متر برسانیم و اجازه دهیم به سمت پایین جریان یابد، در سطح زمین وزن ستون آب فشاری برابر با یک جو ایجاد می کند. پنج خانه طبقهاز سطح زمین 15-16 متر ارتفاع دارد. بنابراین، یک برج آبی به ارتفاع یک ساختمان پنج طبقه، فشاری معادل 1.5 اتمسفر در سطح زمین ایجاد می کند. اگر برج را به یک ساختمان پنج طبقه متصل کنید، می توان گفت که ساکنان طبقه اول همان فشار توافق شده 1.5 اتمسفر را خواهند داشت. ساکنان طبقه دوم فشار کمتری خواهند داشت. اگر ارتفاع ستون آب 15 متر باشد، سطح شیر در طبقه دوم مثلاً 3.5 متر از سطح زمین باشد، فشار در آن 15-3.5 = 11.5 متر ستون آب یا 1.15 اتمسفر خواهد بود. . ساکنان طبقه پنجم به هیچ وجه فشاری در تامین آب نخواهند داشت! می توان از این بابت به آنها تبریک گفت. بگذارید بروند با دوستان در طبقه اول و دوم بشویند.

بدیهی است که برای به دست آوردن فشار 4 اتمسفر باید یک برج آبی به ارتفاع 40 متر بسازیم که تقریباً به اندازه ارتفاع یک خانه 13 طبقه است و اصلاً مهم نیست که بالای برج فوق بلند ما چه مخزنی باشد. . می توانید حتی یک مخزن 60 تنی راه آهن را به آنجا بکشید و فشار دقیقاً 4 اتمسفر باقی می ماند. ناگفته نماند که کار ساخت یک برج آبی به ارتفاع 40 متر بسیار سخت و پرهزینه است. ساختن چنین برجی کاملاً بی سود است و به همین دلیل ساخته نمی شوند. خوب خداروشکر هر چند که ارتفاع فالوس به اندازه یک ساختمان 13 طبقه است... تاثیرگذار است.

داستان در مورد برج های آبی پیش پا افتاده و در نتیجه بی فایده است. اطلاعات واضح است و برای همه شناخته شده است. امیدوارم حداقل خوانندگان را سرگرم کرده باشد. واضح است که یک پمپ آب مدرن بسیار سودآورتر و قابل اعتمادتر از یک برج آب است. اما در مقالات بعدی این مجموعه در مورد پمپ ها صحبت خواهیم کرد.

فشار آب

که در مشخصات فنیفشار را می توان نه تنها در اتمسفر، بلکه در متر نیز نشان داد. همانطور که در بالا نوشته شد، این اصطلاحات (اتمسفر و متر) به راحتی به یکدیگر ترجمه می شوند و می توان آنها را یکسان دانست. لطفا توجه داشته باشید که این به معنای متر ستون آب است.

در تجهیزات مختلف می توانید نمادهای فشار دیگری را بیابید. در اینجا یک نمای کلی از واحدهایی که روی پلاک‌های نام یافت می‌شوند آورده شده است.

تعیین	نام	توجه داشته باشید
در	جو فنی	1 at برابر است با 1 کیلوگرم بر سانتی متر 2 10 متر ستون آب 0.98 بار توجه داشته باشید که kgf/cm 2 و جو فنی یکی هستند. علاوه بر این، در ارائه قبلی، فضای فنی مورد نظر بود، زیرا دقیقاً این جو است که برابر با 10 متر ستون آب است.
دستگاه خودپرداز	جو فیزیکی	1 اتمسفر برابر است با 760 (torr) mmHg 1.01325 بار ستون آب 10.33 متر بدیهی است که یک جو فیزیکی نشان دهنده فشار کمی بیشتر از یک جو فنی است
بار	بار	1 بار برابر است با 1.0197 اتمسفر (فضای فنی) 0.98692 اتمسفر (اتمسفر فیزیکی) 0.1 مگاپاسکال (مگا پاسکال) میله یک واحد فشار غیر سیستمی است. من می گویم او باحال است. لطفاً توجه داشته باشید - 1 نوار تقریباً میانگین مقدار بین جو فنی و فیزیکی است. بنابراین، 1 بار می تواند در صورت لزوم، هر دو اتمسفر را جایگزین کند.
MPa	مگاپاسکال	1 مگاپاسکال 10197 اتمسفر (فضای فنی) 9.8692 اتمسفر (اتمسفر فیزیکی) 10 بار گیج های فشار اغلب بر حسب MPa کالیبره می شوند. باید در نظر داشت که این واحدها برای لوله کشی در یک خانه خصوصی معمولی نیستند، بلکه برای نیازهای صنعتی هستند. یک گیج فشار با حد اندازه گیری 0.8 مگاپاسکال برای سیستم تامین آب ما مناسب است.

اگر یک پمپ شناور انتزاعی آب را 30 متر بالا بیاورد، به این معنی است که فشار آب در خروجی، اما نه در سطح زمین، دقیقاً 3 اتمسفر ایجاد می کند. اگر چاهی به عمق 10 متر وجود داشته باشد، در هنگام استفاده از پمپ مذکور، فشار آب روی سطح زمین 2 اتمسفر (فنی) یا 20 متر دیگر بالا آمدن خواهد بود.

مصرف آب

حال بیایید مصرف آب را بررسی کنیم. بر حسب لیتر در ساعت اندازه گیری می شود. برای به دست آوردن لیتر در دقیقه از این مشخصه، باید عدد را بر 60 تقسیم کنید. مثال. 6000 لیتر در ساعت 100 لیتر در دقیقه یا 60 برابر کمتر است. جریان آب باید به فشار بستگی داشته باشد. هر چه فشار بیشتر باشد سرعت آب در لوله ها بیشتر می شود و در واحد زمان آب بیشتری از قسمتی از لوله عبور می کند. یعنی بیشتر از طرف دیگر می ریزد. با این حال، به این سادگی نیست. سرعت بستگی به سطح مقطع لوله دارد و هر چه سرعت بیشتر و مقطع کوچکتر باشد، آب هنگام حرکت در لوله ها مقاومت بیشتری دارد. بنابراین سرعت نمی تواند به طور نامحدود افزایش یابد. بیایید فرض کنیم که یک سوراخ کوچک در لوله خود ایجاد کرده ایم. ما حق داریم انتظار داشته باشیم که آب از طریق این سوراخ کوچک با سرعت فرار خارج شود، اما این اتفاق نمی افتد. سرعت آب، البته، افزایش می یابد، اما نه به اندازه ای که ما انتظار داشتیم. مقاومت در برابر آب تاثیر می گذارد. بنابراین، ویژگی های فشار و جریان آب ایجاد شده توسط پمپ ارتباط نزدیکی با طراحی پمپ، قدرت موتور پمپ، سطح مقطع لوله های ورودی و خروجی، موادی که تمام قسمت های پمپ و لوله ساخته می شود و غیره. همه اینها را به این معنا می گویم که مشخصات پمپ نوشته شده روی پلاک آن عموماً تقریبی است. بعید است که بزرگتر باشند، اما کاهش آنها بسیار آسان است. رابطه بین فشار و جریان آب متناسب نیست. عوامل زیادی وجود دارد که بر این ویژگی ها تأثیر می گذارد. در مورد ما پمپ شناورهرچه عمیق تر در چاه غوطه ور شود، جریان آب روی سطح کمتر می شود. نموداری که این مقادیر را به هم مرتبط می کند معمولاً در دستورالعمل های پمپ آورده شده است.

ساخت ایستگاه پمپاژ خانگی

برای نصب یک سیستم تامین آب در یک خانه خصوصی، می توانید چیزی شبیه یک برج آب کوچک در خانه ایجاد کنید، یعنی یک مخزن را در اتاق زیر شیروانی قرار دهید. خودتان محاسبه کنید که چقدر فشار خواهید آورد. برای یک خانه معمولیآن را کمی بیشتر از نیمی از جو، و حتی پس از آن در بهترین حالت خواهد بود. و این فشار در صورت استفاده از مخزن با ظرفیت بیشتر افزایش نمی یابد.

بدیهی است که گرفتن لوله کشی معمولی از این طریق غیرممکن است. لازم نیست نگران باشید و از به اصطلاح ایستگاه پمپاژ استفاده کنید که از پمپ آب، سوئیچ فشار و مخزن غشایی تشکیل شده است. ایستگاه پمپاژاین تفاوت در این است که پمپ را به طور خودکار روشن و خاموش می کند. چگونه می دانید که زمان روشن کردن آب است؟ خوب، برای مثال، از یک سوئیچ فشار استفاده کنید که وقتی فشار از مقدار مشخصی پایین می‌آید، پمپ را روشن می‌کند و زمانی که فشار به مقدار دیگری افزایش می‌یابد، آن را خاموش می‌کند. با این حال، پمپ به طور ناگهانی روشن می شود و در نتیجه یک چکش به اصطلاح آب ایجاد می شود که می تواند به کل سیستم تامین آب ما از جمله لوله کشی، لوله ها و خود پمپ آسیب زیادی وارد کند. برای جلوگیری از شوک، مخزن غشایی یا آکومولاتور آب اختراع شد.

او همین است.

من از اعداد برای نشان دادن موارد زیر استفاده کردم:

1. بدنه تانک اغلب آبی است ( آب سرد)، اما می تواند قرمز هم باشد، نه لزوماً برای آب گرم.
2. مخزن داخلی ساخته شده از لاستیک درجه مواد غذایی
3. نوک پستان درست مثل لاستیک ماشین
4. اتصالات برای اتصال به منبع آب. بستگی به ظرفیت مخزن دارد
5. فضای هوایی. هوا تحت فشار
6. آبی که داخل مخزن لاستیکی است
7. خروجی آب به مصرف کنندگان
8. ورودی آب از پمپ

هوا بین دیواره های فلزی مخزن و غشاء قرار دارد. در غیاب آب، بدیهی است که غشاء خرد شده و بر روی فلنجی که لوله ورودی آب در آن قرار دارد، فشرده می شود. آب تحت فشار وارد مخزن می شود. در همان زمان، غشاء منبسط می شود و فضای داخل مخزن را اشغال می کند. هوا که از قبل تحت فشار است در برابر انبساط مخزن آب مقاومت می کند. در برخی مواقع فشار آب موجود در ممبران و هوای بین غشا و مخزن متعادل می شود و جریان آب به داخل مخزن متوقف می شود. از نظر تئوری، فشار آب در منبع آب باید به مقدار لازم برسد و موتور پمپ باید کمی قبل از لحظه تعادل فشار هوا و آب خاموش شود.

برای صاف کردن شوک های هیدرولیکی به یک مخزن بسیار کوچک نیاز داریم و اصلاً پر شدن آن کاملاً غیر ضروری است. با این حال، در عمل، مالکان ترجیح می دهند از مخازن با ظرفیت قابل توجه استفاده کنند. ظرفیت مخزن می تواند 50 یا 100 لیتر و غیره تا نیم تن باشد. واقعیت این است که در این مورد از اثر تجمع آب استفاده می شود. به عبارت دیگر، پمپ بیشتر از آن چیزی است که ما برای شستشوی خود نیاز داریم کار می کند. اما پس از آن موتور بیشتر استراحت می کند. اعتقاد بر این است که موتور نه از زمان کار، بلکه از تعداد شروع و توقف خراب می شود. استفاده از مخزن ذخیره به پمپ اجازه می دهد تا برای مدت زمان طولانی تری روشن شود و به جریان های کوتاه مدت آب واکنش نشان ندهد.

ذخیره آب بسیار مفید است و نه تنها برای افزایش عمر پمپ. یک وقت بود که داشتم دوش می گرفتم و برق قطع شده بود. در مخزن آب کافی بود تا بتوانم صابون را بشوییم. یعنی به اندازه کافی از آبی که در مخزن جمع شده بود بودم.

یک مخزن غشایی 60 لیتری نمی تواند 60 لیتر آب را در خود جای دهد. بیایید هوای بین غشاء و دیواره های مخزن را فراموش نکنیم. با تغییر فشار هوا و تنظیم دقیق آن، می توانید از وجود حداکثر مقدار مشخصی آب در مخزن اطمینان حاصل کنید. علاوه بر این، هیچ چیز مانع از اتصال مخازن به موازات یکدیگر در هر مقدار نمی شود.

تانک ها عملاً نیازی به تعمیر و نگهداری ندارند. آنها باید سالی یکبار با پمپ معمولی ماشین پمپاژ شوند.

علاوه بر سوئیچ فشار که با کاهش فشار به مقدار مشخصی پمپ را روشن می کند و با افزایش آن (واکنش به فشار) خاموش می شود، به اصطلاح فشار اتوماتیک نیز وجود دارد. این یک اصل متفاوت دارد و برای طبقه کمی متفاوت از مصرف کنندگان آب طراحی شده است. چنین اتوماسیونی همچنین هنگامی که فشار در سیستم به مقدار معینی کاهش می یابد پمپ را روشن می کند، اما پمپ نه در هنگام رسیدن به فشار، بلکه هنگامی که جریان مایع از طریق اتوماسیون متوقف می شود و حتی با تاخیر خاموش می شود. به عبارت دیگر، اتوماسیون به محض باز کردن شیر، موتور را روشن می کند. سپس شیر آب را می بندید. پمپ بعد از این مدت مدتی کار می کند و منتظر می ماند تا نظر خود را تغییر دهید و دوباره شیر آب را باز کنید و بعد ظاهراً متوجه شوید که دیگر قرار نیست شیر ​​آب را باز کنید، خاموش می شود. فرق فشار سوئیچ با اتوماتیک چیست؟ بدیهی است که روشن کردن پمپ با اتوماسیون می تواند بیشتر از یک سوئیچ فشار و مخزن ذخیره. این مهم ترین نکته است. واقعیت این است که اگر پمپ، مثلاً هر 2 دقیقه یک بار روشن شود، 30 ثانیه کار کند و خاموش شود، بهتر است دائما بدون خاموش شدن کار کند. بنابراین موتور هدف خواهد بود و شاید برق کمتری صرف شود، زیرا لحظه ای که روشن می شود موتور آسنکرونعمل آن شبیه به مدار کوتاه. استفاده از اتوماسیون زمانی مناسب است که از پمپ با کارایی پایین استفاده می شود یا پمپ برای آبیاری استفاده می شود. در هر دو مورد، رله به طور مکرر روشن و خاموش می شود، که بد است.

هیچ کس استفاده از اتوماتیک فشار را در سیستمی با مخزن غشایی ممنوع نمی کند. علاوه بر این، هزینه اتوماسیون خیلی بیشتر از هزینه یک سوئیچ فشار خوب نیست.

چیزی که درباره آن در کتاب ها نمی نویسند

اولاً، کتابها در مورد اصل عملکرد کنترل فشار خودکار نمی نویسند. پس بیایید دوباره بخوانیم و لذت ببریم.

ثانیاً هیچکس در کتابها در مورد کیفیت فشار سوئیچ ها و مخازن انبساط نمی نویسد. مخازن انبساط ارزان قیمت از غشاهای لاستیکی بسیار نازک استفاده می کنند. با تعجب متوجه شدم که در چنین مخازن غشایی، آب به غشاء برخورد می کند، که همانطور که گفته شد، مچاله می شود و به محلی که آب وارد آن می شود فشار می یابد و اولین بار که روشن می شود، کف غشاء را پاره می کند. غشاء. کاملا! امکان چسباندن وجود ندارد چه باید کرد؟ سخت است برای گفتن. اولین فکر من این بود که بروم و یک تانک فوق العاده و آزمایش شده بخرم تجربه شخصیشرکت ایتالیایی ZILMET. اما هنوز هم ترسناک است. این مخزن 3 برابر بیشتر از یک مخزن داخلی با همان حجم قیمت دارد. خطر می تواند منجر به از دست دادن پول زیادی شود. از طرفی می توانید یک شیر توپی را در جلوی مخزن قرار دهید، اما نه روی خود مخزن، بلکه در فاصله ای دور، و هنگام روشن کردن برای اولین بار آن را با دقت باز کنید تا جریان آب محدود شود. . و سپس پس از پر شدن مخزن، آن را باز کرده و باز نگه دارید. نکته این است که آب غشاء به طور کامل بیرون نمی ریزد و آبی که در غشا باقی می ماند مانع از پاره شدن غشا از ضربه آب می شود.

ثالثاً، سوئیچ‌های فشار ارزان قیمت، همانطور که مشخص است، "قرض زیادی دارند". هنگام ایجاد سیستم تامین آب خود، روی این واقعیت تمرکز نکردم که یک سوئیچ فشار ایتالیایی دارم. 10 سال صادقانه کار کرد و پوسیده شد. جایگزینش کردم با گزینه ارزان. به معنای واقعی کلمه دو هفته بعد یخ زد و موتور تمام شب کار کرد، اما من حتی آن را نشنیدم. الان دنبال نمونه ایتالیایی و آلمانی با قیمت معمولی هستم. من یک رله ایتالیایی FSG-2 پیدا کردم. بیایید ببینیم چگونه خدمت می کند.

زمان گذشت (حدود یک سال) و من در حال اتمام نتیجه هستم. رله خوب بود، به سادگی فوق العاده بود. یک سال کار کرد و فشار سوئیچینگ شروع به شناور شدن در آسمان کرد. من شروع به تنظیم آن کردم - کمکی نکرد. مشکل این است که واحد غشاء با زنگ زدگی لوله ها مسدود شده است. داستان های خوب و مفید جداگانه ای در مورد نحوه عملکرد سوئیچ فشار و نحوه عملکرد آن نوشته شده است.

این کل مقاله است. به هر حال، این نسخه دوم است و بسیار جدی تجدید نظر شده است. نیز تصحیح شد. هر کس تا آخر خواند - احترام و احترام خالصانه.

به نظر می رسد لوله کشی دلیل زیادی برای کاوش در جنگل فناوری ها، مکانیسم ها یا شرکت در محاسبات دقیق برای ساختن طرح های پیچیده ایجاد نمی کند. اما چنین بینشی، نگاهی سطحی به لوله کشی است. صنعت لوله کشی واقعی به هیچ وجه از نظر پیچیدگی کمتر از فرآیندها نیست و مانند بسیاری از صنایع دیگر نیاز به یک رویکرد حرفه ای دارد. به نوبه خود، حرفه ای بودن ذخیره محکمی از دانش است که لوله کشی بر آن استوار است. بیایید (البته نه خیلی عمیق) در جریان آموزش لوله کشی شیرجه بزنیم تا یک قدم به وضعیت حرفه ای یک لوله کش نزدیک شویم.

اساس اساسی هیدرولیک مدرن زمانی شکل گرفت که بلز پاسکال کشف کرد که عمل فشار سیال در هر جهت ثابت است. عمل فشار مایعدر زوایای قائم به سطح سطح هدایت می شود.

اگر یک دستگاه اندازه گیری (فشار سنج) در زیر لایه ای از مایع در عمق معین قرار گیرد و عنصر حساس آن در جهات مختلف هدایت شود، قرائت فشار در هر موقعیتی از فشارسنج بدون تغییر باقی می ماند.

یعنی فشار سیال به هیچ وجه به تغییر جهت بستگی ندارد. اما فشار سیال در هر سطح به پارامتر عمق بستگی دارد. اگر فشارسنج به سطح مایع نزدیکتر شود، میزان قرائت کاهش می یابد.

بر این اساس، هنگام غواصی، قرائت اندازه گیری شده افزایش می یابد. علاوه بر این، در شرایط دو برابر شدن عمق، پارامتر فشار نیز دو برابر خواهد شد.

قانون پاسکال به وضوح تأثیر فشار آب را در آشناترین شرایط زندگی مدرن نشان می دهد.

بدیهی است که وقتی سرعت به یک عامل تبدیل می شود، جهت وارد عمل می شود. نیروی گره خورده به سرعت نیز باید جهت داشته باشد. بنابراین، قانون پاسکال، به این ترتیب، برای ضرایب توان دینامیکی جریان سیال اعمال نمی شود.

سرعت جریان به عوامل زیادی از جمله جداسازی لایه به لایه جرم مایع و همچنین مقاومت ایجاد شده توسط عوامل مختلف بستگی دارد.

فاکتورهای دینامیکی اینرسی و اصطکاک به عوامل ایستا گره خورده اند. هد سرعت و افت فشار به سر هیدرواستاتیک مایع گره خورده است. با این حال، برخی از فشار سرعتهمیشه می تواند به فشار استاتیک تبدیل شود.

نیرویی که می تواند در اثر فشار یا فشار در هنگام جابجایی مایعات ایجاد شود، برای شروع حرکت جسم در حالت استراحت ضروری است و در زمان استراحت به یک شکل وجود دارد.

بنابراین، هر زمان که سرعت حرکت یک سیال تنظیم شود، بخشی از فشار استاتیک اولیه آن برای سازماندهی این سرعت استفاده می شود که متعاقباً به عنوان سرعت فشار وجود دارد.

حجم و سرعت جریان

حجم سیالی که در یک زمان معین از نقطه خاصی عبور می کند به عنوان حجم جریان یا سرعت جریان در نظر گرفته می شود. حجم جریان معمولاً بر حسب لیتر در دقیقه (L/min) بیان می شود و به فشار نسبی سیال مربوط می شود. به عنوان مثال، 10 لیتر در دقیقه در 2.7 اتمسفر.

سرعت جریان (سرعت سیال) به عنوان سرعت متوسطی که در آن یک سیال از یک نقطه معین عبور می کند تعریف می شود. معمولاً بر حسب متر بر ثانیه (m/s) یا متر در دقیقه (m/min) بیان می‌شود. سرعت جریان یک فاکتور مهم در تعیین اندازه خطوط هیدرولیک است.

حجم و سرعت جریان سیال به طور سنتی شاخص های "مرتبط" در نظر گرفته می شوند. با همان حجم انتقال، سرعت ممکن است بسته به مقطع عبور متفاوت باشد

حجم و سرعت جریان اغلب به طور همزمان در نظر گرفته می شوند. همه چیزهای دیگر برابر هستند (با فرض ثابت ماندن حجم ورودی)، با کاهش سطح مقطع یا اندازه لوله، سرعت جریان افزایش می‌یابد و با افزایش سطح مقطع، سرعت جریان کاهش می‌یابد.

بنابراین، کاهش سرعت جریان در قسمت های وسیع خطوط لوله مشاهده می شود و در مکان های باریک، برعکس، سرعت افزایش می یابد. در عین حال، حجم آب عبوری از هر یک از این نقاط کنترل بدون تغییر باقی می ماند.

اصل برنولی

اصل معروف برنولی مبتنی بر این منطق است که افزایش (افت) فشار سیال همیشه با کاهش (افزایش) سرعت همراه است. برعکس، افزایش (کاهش) در سرعت سیال منجر به کاهش (افزایش) فشار می شود.

این اصل زیربنای تعدادی از پدیده های رایج لوله کشی است. به عنوان یک مثال بی اهمیت، اصل برنولی مسئول این است که وقتی کاربر آب را روشن می کند، پرده حمام به سمت داخل جمع شود.

اختلاف فشار بین بیرون و داخل باعث ایجاد نیرو بر روی پرده دوش می شود. با این تلاش نیرومند، پرده به سمت داخل کشیده می شود.

به دیگران یک مثال واضحیک شیشه عطر با یک نازل اسپری در هنگام ایجاد یک منطقه است فشار کمبه دلیل سرعت زیاد هوا و هوا مایع را با خود حمل می کند.

اصل برنولی برای بال هواپیما: 1 - فشار کم. 2 - فشار بالا; 3 - جریان سریع؛ 4 - جریان آهسته؛ 5 - بال

اصل برنولی همچنین نشان می دهد که چرا پنجره های خانه به طور خود به خود در طول طوفان شکسته می شوند. در چنین مواردی فوق العاده است سرعت بالاهوای خارج از پنجره منجر به این واقعیت می شود که فشار بیرون بسیار کمتر از فشار داخل می شود ، جایی که هوا عملاً بی حرکت می ماند.

تفاوت قابل توجه در نیرو به سادگی پنجره ها را به بیرون هل می دهد و باعث شکستن شیشه می شود. بنابراین هنگامی که یک طوفان بزرگ نزدیک می شود، اساساً می خواهید پنجره های خود را تا حد امکان باز کنید تا فشار داخل و خارج ساختمان یکسان شود.

و چند مثال دیگر زمانی که اصل برنولی عمل می کند: ظهور یک هواپیما با پرواز بعدی به دلیل بال ها و حرکت "توپ های منحنی" در بیسبال.

در هر دو حالت، تفاوتی در سرعت عبور هوا از بالا و پایین از روی جسم ایجاد می شود. برای بال های هواپیما، تفاوت در سرعت با حرکت فلپ ها در بیس بال ایجاد می شود، وجود یک لبه موج دار است.

تمرین لوله کش خانه

اجازه دهید با جزئیات بیشتری آزمایش با پیستون مکش آب در یک لوله را بررسی کنیم. در ابتدای آزمایش (شکل 287)، آب در لوله و فنجان در یک سطح است و پیستون با سطح زیرین خود آب را لمس می کند. آب توسط فشار اتمسفر که بر سطح آب در فنجان وارد می شود از پایین به پیستون فشار می یابد. در بالای پیستون (ما آن را بی وزن خواهیم دانست) نیز عمل می کند فشار اتمسفر. به نوبه خود، پیستون، طبق قانون برابری عمل و واکنش، بر روی آب داخل لوله عمل می کند و فشاری معادل فشار اتمسفر روی سطح آب در فنجان وارد می کند.

برنج. 287. مکش آب به داخل لوله. شروع آزمایش: پیستون در سطح آب در فنجان است

برنج. 288. الف) مانند شکل. 287، اما با پیستون بالا، ب) نمودار فشار

اکنون پیستون را تا ارتفاع معینی بالا می بریم. برای انجام این کار، نیرویی که به سمت بالا هدایت می شود باید به آن اعمال شود (شکل 288، a). فشار اتمسفر آب را به داخل لوله به دنبال پیستون وادار می کند. اکنون ستون آب پیستون را لمس می کند و با نیروی کمتری به آن فشار می آورد، یعنی فشار کمتری نسبت به قبل به آن وارد می کند. بر این اساس، فشار متقابل پیستون بر روی آب داخل لوله کمتر خواهد بود. فشار اتمسفر بر روی سطح آب در فنجان با فشار پیستون اضافه شده به فشار ایجاد شده توسط ستون آب در لوله متعادل می شود.

در شکل 288، b نمودار فشار در یک ستون بالارونده آب در یک لوله را نشان می دهد. اگر پیستون را به ارتفاع بیشتری ببریم، آب نیز به دنبال پیستون بالا می‌آید و ستون آب بلندتر می‌شود. فشار ناشی از وزن ستون افزایش می یابد. در نتیجه، فشار پیستون در انتهای بالایی ستون کاهش می یابد، زیرا هر دوی این فشارها همچنان باید به فشار اتمسفر اضافه شوند. اکنون آب با نیروی کمتری به پیستون فشار داده می شود. برای نگه داشتن پیستون در جای خود، اکنون باید نیروی بیشتری اعمال کنید: با بالا رفتن پیستون، فشار آب در سطح پایینی پیستون، فشار اتمسفر روی سطح بالایی آن را به میزان کمتری متعادل می کند.

اگر با گرفتن لوله ای با طول کافی، پیستون را بالاتر و بالاتر ببرید چه اتفاقی می افتد؟ فشار آب روی پیستون کمتر و کمتر می شود. در نهایت فشار آب روی پیستون و فشار پیستون روی آب به صفر می رسد. در این ارتفاع از ستون، فشار ناشی از وزن آب در لوله برابر با فشار اتمسفر خواهد بود. محاسبه ای که در پاراگراف بعدی ارائه خواهیم داد نشان می دهد که ارتفاع ستون آب باید برابر با 10.332 متر (در فشار اتمسفر معمولی) باشد. با بالا آمدن بیشتر پیستون، سطح ستون آب دیگر افزایش نمی یابد، زیرا فشار خارجی قادر به متعادل کردن ستون بالاتر نیست: فضای خالی بین آب و سطح پایینی پیستون باقی می ماند (شکل 289، a. ).

برنج. 289. الف) مانند شکل. 288، اما زمانی که پیستون بالاتر از حداکثر ارتفاع (10.33 متر) قرار گیرد. ب) نمودار فشار برای این موقعیت پیستون. ج) در واقع ستون آب به ارتفاع کامل خود نمی رسد، زیرا بخار آب رسیده است دمای اتاقفشار حدود 20 میلی متر جیوه هنر و بر این اساس سطح بالایی ستون را پایین می آورد. بنابراین، نمودار واقعی دارای یک برش بالا است. برای وضوح، فشار بخار آب اغراق آمیز است

در واقع، این فضا کاملاً خالی نخواهد بود: با هوای آزاد شده از آب پر خواهد شد که همیشه مقداری هوای محلول در آن وجود دارد. علاوه بر این، بخار آب نیز در این فضا وجود خواهد داشت. بنابراین فشار در فضای بین پیستون و ستون آب دقیقاً صفر نخواهد بود و این فشار کمی ارتفاع ستون را کاهش می دهد (شکل 289، ج).

آزمایش توصیف شده به دلیل ارتفاع زیاد ستون آب بسیار دست و پا گیر است. اگر این آزمایش تکرار می شد و جیوه جایگزین آب می شد، ارتفاع ستون بسیار کوچکتر می شد. با این حال، به جای یک لوله با پیستون، استفاده از دستگاه توضیح داده شده در پاراگراف بعدی بسیار راحت تر است.

173.1. اگر فشار اتمسفر بالا باشد، یک پمپ مکنده می تواند جیوه را در یک لوله تا چه حد حداکثر بلند کند؟