2. Gidrаvlikа аsоslаri. Suyuqliklаrning аsоsiy fizik xоssаlаri

Umumiy ma’lumotlar
Sanoat korxonalarida turli xil suyuqliklar texnologik quvurlar yordamida gorizontal yoki vertikal yo’nalishlarda uzatiladi. Suyuqliklarni uzatish uchun nasoslardan foydalaniladi.
Nasos - bu gidravlik mashina bo’lib, unda elektrodvigatelning mexanik energiyasi uzatilayotgan suyuqlik oqimi energiyasiga (bosimiga) aylantiriladi. Nasos suyuqlikni quyi satxdan yuqori satxga uzatish uchun qo’llaniladi. Ushbu satxlardagi suyuqlik bosimlari o’rtasidagi farq (potentsial energiya, jarayonni harakatlantiruvchi kuchi) uni texnologik quvurlar yoki qurilmalar bo’ylab harakatlantiradi.
Ishlash printsipiga ko’ra hajmiy, parrakli (markazdan qochma tipdagi), uyurmaviy va o’qli (propellerli) nasoslar mavjud.
Hajmiy nasoslarni ishlash printsipi maьlum bir hajmdagi suyuqlikni yopiq kameradan, aylanma yoki ilgarilanma-qaytma harakat
qiluvchi ishchi organ yordamida, surib chiqarishga asoslangan. Hajmiy nasoslar turkumiga porshenli, diafragmali, tishli g’ildirakli, vintli va plastinali nasoslar kiradi.
Parrakli nasoslar markazdan qochma tipdagi va propellerli (o’qli) nasoslarga ajratiladi. Markazdan qochma tipdagi nasoslarda suyuqlik parrakli ishchi g’ildirak markazidan nasos korpusi devoriga tomon harakatlanadi. Bu paytda yuzaga keluvchi markazdan qochma kuch suyuqlik bosimini hosil qiladi. Propellerli nasos yordamida uzatilayotgan suyuqlik ishchi g’ildirakning o’qi yo’nalishida suriladi.
Uyurmaviy va o’qli nasoslarda suyuqlik ishchi g’ildiraklarning aylanishi paytida uyurmalarni intensiv hosil bo’lishi va parchalanishi natijasida yuzaga keluvchi ishqalanish energiyasi hisobiga uzatiladi.
Nasoslarning asosiy ishchi parametrlari
Nasos ishini tafsiflovchi asosiy kattaliklar qatoriga ish unumdorligi Q (m³/soat, l/sek), bosimi N (m) va isteьmol quvvati N (kVt) kiritilgan.
Nasos bosimi (napori) N haydalayotgan suyuqlikning birlik massasiga berilgan solishtirma energiya miqdori bilan tavsiflanadi va odatda metrlarda o’lchanadi.
Suyuqlikni bir idishdan (qurilmadan) ikkinchi idishga (qurilmaga) haydash har qanday nasosning asosiy vazifasi ekanligidan kelib chiqib, uning printsipial sxemasini (14.1-rasm) ыuyidagicha tasvirlash mumkin.

Nasos qurilmasining sxemasiga asosan uning so’rish balandligi N_s, haydash balandligi N_h va suyuqlikning geometrik ko’tarilish balandligi N_g aniqlanadi. N_g kattalik nasosning to’la bosimi (napori) deb yuritiladi.

Quyi satxda joylashgan idishdagi suyuqlik yuzasidan to nasos o’qigacha bo’lgan balandlik nasosning so’rish balandligi N_s deyiladi.
Nasos o’qidan to yuqori idishdagi suyuqlik satxigacha bo’lgan masofa, vertikal o’q bo’yicha, nasosning haydash balandligi N_x deyiladi.
Suyuqlikning geometrik ko’tarilish balandligi so’rilish va haydash balandliklari yig’indisiga (N_g=N_s+N_h) yoki har ikkala idishdagi suyuqlik satxlari orasidagi masofaga teng bo’ladi.
Nasos hosil qiladigan to’la bosimni aniqlash maqsadida haydash va so’rish liniyalari uchun Bernulli tenglamasidan foydalanamiz. Buning uchun nasos uskunasining sxemasi shartli ravishda 3 ta satxga ajratiladi: 0-0 - nasos o’qi orqali o’tadigan taqqoslash satxi, 1-1 - pastki idishdagi suyuqlik satxi va 2-2- yuqorida joylashgan idishdagi suyuqlik satxi.
Nasosning so’rish liniyasi (0-0 va 1-1 satxlar) uchun Bernulli tenglamasi quyidagi ko’rinishda bo’ladi
. (14-1)
Nasosning haydash liniyasi (0-0 va 2-2 satxlar) uchun Bernulli tenglamasi
P_x/(g) + ²_h/2g = H_h + ²₂/2g + P₂/(g) + h_h . (14-2)
bu yerda P1- pastki idishdagi bosim; P2- yuqori idishdagi bosim; ₁ va ₂- pastki va yuqori idishlardagi suyuqlikning tezligi; _c va _h- so’rish va haydash quvurlaridagi suyuqlikning harakatlanish tezligi; - suyuqlikning zichligi; g- erkin tushish tezlanishi; h_c va h_h- so’rish va haydash quvurlaridagi gidravlik qarshiliklarni yengish uchun sarflanadigan bosim; R_s va R_h- suyuqlikning so’rish va haydash bosimi.
Idishlardagi suyuqlik tezliklari, uni so’rish va haydash quvurlaridagi harakatlanish tezliklariga nisbatan o’ta kichikligi (₁«_c, ₂«_x) sababli, ₁=0 va ₂=0 deb qabul qilinadi. U holda (14-1) va (14-2) tenglamalar ko’rinishi birmuncha soddalashadi:
P₁/(g) = H_c + ²_s/2g + P_c/(g) + h_c ; (14-3)
P_x/(g) + ²_x/2g = H_x + P₂/(g) + h_h . (14-4)
Nasos hosil qiladigan suyuqlik bosimi N oqimning nasosga kirishdagi P_c/(g) va undan chiqishdagi P_h/(g) colishtirma energiyalari ayirmasiga teng
H = (P_c-P_h)/(g) (14-5) ekanligini hisobga olib, (14-3) va (14-4) tenglamalar ayirmasidan
H=(P_c-P_h)/(g)=(P₂-P₁)/(g)+(²_s-²_h)/2g + H_c+H_h+h_c+h_h. (14-6)
Nasosning haydash va so’rish quvurlari diametri odatda bir xil bo’ladi. Demak bu quvurlardagi suyuqlik tezliklarining qiymati ham bir xil, _h=_c bo’ladi.
Bundan tashqari, 14.1-rasmga binoan, H_g=H_c+H_h. Quvur tizimining umumiy gidravlik qarshiligi h_um=h_c+h_h. Ushbu holat uchun nasos hosil qiladigan umumiy bosim quyidagi ifodaga asosan aniqlanadi:
H = H_g + . (14-7)
Demak, nasosning umumiy bosimi suyuqlikni aniq bir geometrik balandlikka N_g ko’tarish, quyi va yuqori satxlarda joylashgan idishlardagi bosimlar farqini (P2-P1) hamda quvur tarmog’idagi gidravlik qarshiliklarni h_um yengish uchun yetarli bo’lishi kerak.
Ushbu (14-7) tenglama ikkita xususiy ko’rinishga ega bo’ladi:
- agar idishlardagi bosimlar o’zaro teng bo’lsa (P2=P1), nasos bosimi suyuqlikni ma’lum balandlikka ko’tarish va quvurning gidravlik qarshiligini yengish uchun sarflanadi:
N = H_h + h_um = ; (14-8)
- agar suyuqlik gorizontal quvurlar bo’ylab haydalsa (N_g=0),
nasos bosimi quvurning gidravlik qarshiligini yengish uchungina sarflanadi
N = h_um.
Ishlab turgan nasos naporining son qiymatini so’rish va haydash quvurlariga o’rnatilgan vakuummetr va manometr ko’rsatkichlari bo’yicha aniqlash ham mumkin
H = H_m + H_v + h, (14-9)
bu yerda h- o’lchov asboblari o’rnatilgan nuqtalar orasidagi masofa, m.
Nasosning so’rish balandligi (14-1)tenglama asosida aniqlanadi:
H_s = (P_atm - P_s)/(g) + ²_s/2g + h_c , (14-10)
bu yerda R_atm - pastki satxda joylashgan idishdagi suyuqlikning erkin yuzasiga ta’sir etuvchi atmosfera bosimi, R_a=P1.
Nasosning so’rish balandligi uning texnik imkoniyatidangina bog’liq bo’lmaydi. Bunda atmosfera bosimi va suyuqlik haroratining qiymatlari asosiy aniqlovchi omillar bo’lib hisoblanadi. Uzatilayotgan suyuqlik uni so’rib olish uchun yetarli bo’lgan siyraklanish (R_a-R_s) ostida qaynab ketishi mumkin. Bu paytda suyuqlik intensiv bug’lanadi. Hosil bo’lgan bug’ pufakchalari suyuqlik bilan birga nasosning yuqori bosimli zonalariga o’tgach yorilib, bug’lar kondensatsiyalanadi. Natijada nasos qobig’ida siyraklanish yuz beradi, shovqin hosil bo’ladi va gidravlik zarbalar paydo bo’ladi. Bu hodisa kavitatsiya deb yuritiladi. Kavitatsiya paytida nasosning ish unumdorligi va bosimi pasayib ketadi. Ushbu rejimda uzoqroq ishlansa nasos parraklari tez yemirilib, ishdan chiqishi mumkin.
Nasosning mo’’tadil ishlashi uchun uning so’rish bosimi R_s uzatilayotgan suyuqlikning ishchi haroratidagi to’yingan suv bug’i bosimidan P_t yuqori bo’lishi kerak. Bu paytda nasosning mo’’tadil ish sharoiti quyidagi tenglama bilan ifodalanadi
P_c/(g) = P_atm/(g)-(H_s + ²_s/2g + h_c) ≥ P_t/(g). (14-11)
Ushbu (14-11) tenglamadan nasosning so’rish balandligi chegarasi aniqlanadi:
H_s ≤ P_atm/(g)-[P_t/(g)+²_s/2g+h_c]. (14-12)
Haydalayotgan suyuqlik haroratini ortishi bilan uning to’yingan bug’i bosimi ham ortib boradi. Bug’ bosimi suyuqlikni qaynash haroratida tashqi atmosfera bosimiga tenglashadi. Bu paytda suyuqlikni nasos bilan tortib olish mumkin bo’lmaydi, chunki R_atm - P_t =0 bo’lganligi sababli N_s=0. SHu sababdan, qovushqoq va yuqori haroratli suyuqliklarni uzatish uchun, nasosni suyuqlik bilan uzluksiz ta’minlovchi idish nasosga nisbatan yuqoriroq satxda o’rnatiladi.
SHunday qilib, nasosning so’rish balandligi haydalayotgan suyuqlik harorati bilan chegaralanar ekan. Buni quyidagi 14.1- jadvalda keltirilgan materiallardan ham ko’rish mumkin.
14.1-jadval.