روتاری اسپرینکلر چگونه کار میکند؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 510

سپاس: 252

جنسیت:

تماس:

روتاری اسپرینکلر چگونه کار میکند؟

پست توسط rohamjpl »

smile248 تا به حال فکر کردیم که ابپاش چمن چطور کار میکند خوب سیستم آبیاری روتور با ورود آب به آبپاش از منبع آب شروع می شود. آب از طریق یک فیلتر عبور می کند و از طریق یک توربین جریان می یابد. جریان آب باعث حرکت توربین و چرخش چرخ دنده های موجود در آبپاش می شود. اسپرینکلر روتاری با برخورد بازویی که مرتباً به بدنه آبپاش برخورد می کند ، چرخانده می شود و باعث می شود هر بار کمی بچرخد. ... آب در حال حرکت از طریق اسپرینکلر یک توربین را می چرخاند ، این یک چرخ دنده را می چرخاند ، که نازل را می چرخاند.عملکرد چرخش آبپاش بر اساس قانون سوم حرکت است.وقتی آب از نازل آبپاش خارج می شود ، یک نیروی واکنش برابر و مخالف وارد عمل می شود. بنابراین آب پاش شروع به چرخش می کند.و تشکیل کوپل که دو نیروی مساوی در یک راستا ولی در دو جهت متفاوت به دو نقطه از یک جسم وارد شوند، کوپل (Couple) تشکیل می‌شود. کوپل مانند گشتاور عمل کرده و جسم را وادار به چرخش می‌کند$\large \tau \: = \: SF$یعنی $τ=F×d_1+F×d_2$
.یک آبپاش چمن به گونه ای ساخته شده است که $dθdt$ ثابت باشد ، جایی که θ بین 45∘ و 135∘ باشد. فاصله ای که آب به صورت افقی طی می کندتصویر
توجه داشته باشید که بدون جاذبه ، یک قوس دایره ای (از 45 تا 135 درجه) مقدار$Av\Delta t$ آب را در زاویه $Δθ$ که A سطح مقطع نازل است دریافت می کند. اگر $\displaystyle \frac{d\theta}{dt}=$ ثابت باشد ، آب به طور یکنواخت روی قوس توزیع می شود.در این حالت ، مقدار $Av\Delta t$ از سطح آب در طول $Δx$ فرود می آیدتصویر
با فرض یکنواختی v ،
$\frac{dx}{dt}=\frac{v^{2}}{16} \cos 2\theta \frac{d\theta}{dt}$
که به θ وابسته است و از این رو یکنواخت / یکنواخت نیست.برای حداکثر میزان آب دریافتی ، $\displaystyle \left| Av\frac{dt}{dx} \right|=\left| \frac{Av}{dx/dt} \right|$ باید بیشترین مقدار باشد.
این زمانی حاصل می شود که cos2θ = 0 یا θ = 45∘ یا 135∘ باشد.
این در $\displaystyle x=\pm \frac{v^{2}}{32}$ است که حداکثر برد اب هست
در اسپرینکلر نوع واکنش ، سیال نیرویی را در جهت خاصی اعمال می کند که منجر به یک نیروی عادی می شود و یا نیروی عکس العملی که در جهت مخالف عمل می کند نیز می تواند به عنوان رانش نامیده شود. این نیروی واکنش همان نیرویی است که روتور را به حرکت در می آورد.ببینید $\frac{∂}{∂t}~\int{_{CV}}~(r×v)ρdV + \int{_{CS}}~(r×v)ρv·\hat{n}dA = \sum{(r×F)}_{CV}$
. نازل ها با استفاده از زوجین یک نیروی واکنش چرخشی ایجاد می کنند.
وقتی یک گشتاور نیرو را به دور یک محور وارد کنید ، یک گشتاور ایجاد می کنید. به نوبه خود ، برای یک سیال ، می توان از تکانه خطی ذره سیال برای تعیین گشتاور استفاده کرد. در روند انجام این کار ، ما یک معادله لحظه ای حرکت را ایجاد خواهیم کرد. در نتیجه ، این به ما امکان می دهد تا گشتاورها را با توجه به محتویات یک حجم کنترل به حرکت زاویه ای یک جریان مرتبط کنیم. از این رو ، همانند مومنتوم خطی ، از قانون دوم نیوتن که در معادله اولم مشاهده می شود ، برای تعیین گشتاور معادله حرکت استفاده می شود$\frac{D}{Dt}(vρδV) = δF_{particle}$ خوب ما سرعت ذرات و دانسیته و حجم وfنیروی خارجی حاصل .برای استخراج معادله لحظه ای حرکت ابتدا باید لحظه ای را در هر طرف معادله قرار دهید.$r×\frac{D}{Dt}(vρδV) = r×δF_{particle}$, و r بردار موقعیت در معادله فوق "r" بردار موقعیت در رابطه با منشأ سیستم مختصات اینرسی است. علاوه بر این ، ما می توانیم موارد زیر را نیز بیان کنیم.$\frac{D}{Dt}[(r×v)ρδV] = \frac{Dr}{Dt}×vρδV+r×\frac{D(vρδV)}{Dt}$در نتیجه می توان معادلات را با هم ترکیب کرد و معادله زیر را بدست آورد.$\int{_{sys}}~\frac{D}{Dt}[(r×v)ρdV] = \sum{(r×F)_{sys}}$اینجا$\sum{r×δF_{particle}}=\sum{(r×δF)_{sys}}$که به $\frac{D}{Dt}\int{_{sys}}~(r×v)ρdV=\int{_{sys}}~\frac{D}{Dt}[(r×v)ρdV]$ میرسیم همانطور که آب از سر آبپاش خارج می شود ، تکانه ایجاد می شود. در نتیجه ، این حرکت گشتاور بر روی آب پاش اعمال می کند. بنابراین ، سر آبپاش به دلیل حرکت مایع خارج شده شروع به چرخش می کند. با این حال ، گشتاور حاصل از آن سرعت چرخش آبپاش را محدود می کند.
به منظور تجزیه و تحلیل سر آبپاش ، باید از یک حجم کنترل استفاده شود. در این حالت ، از یک ولوم کنترل ثابت و غیر تغییر شکل دهنده استفاده خواهد شد. میزان کنترل توسط خطوط آبی نقطه دار در تصویر بالا نشان داده شده است. توجه داشته باشید که سطح کنترل از سر بارانی نزدیک محور چرخش برش می خورد. دلیل این امر شناسایی گشتاور ایجاد شده توسط حرکت آب است. به منظور تجزیه و تحلیل سر آب پاش ، ما نیاز به استفاده از مولفه محوری معادله گشتاور حرکت در معادله $\frac{∂}{∂t}~\int{_{CV}}~(r×v)ρdV + \int{_{CS}}~(r×v)ρv·\hat{n}dA = \sum{(r×F)}_{CV}$ داریم.
ابتدا باید نگاهی بیندازیم به یکپارچه لحظه یک جریان جریان حرکت.
$\int{_{CS}}~(r×v)ρv·\hat{n}dA$در نقطه ای که سیال از سطح کنترل عبور می کند ، مدت جریان مقدار غیر صفر خواهد بود. با این حال ، در هر نقطه دیگر این اصطلاح صفر خواهد بود زیرا $v·\hat{n}dA=0$
برای سر آبپاش آب از طریق ساقه وارد می شود. در این مرحله سطح کنترل حجم کنترل در محور چرخش قرار دارد. در نتیجه $r × v$ در محور چرخش به صفر می رسد. بنابراین هیچ لحظه محوری از یک حرکت در محور چرخش وجود نخواهد داشت.بعد ، آب از طریق دو دهانه نازل خارج می شود. در این حالت$ r × v$ برابر با صفر نخواهد بود. در عوض برابر $r_2v_{θ2}$خواهد بود که $v_ {θ2}$ جز tan مماسی جریان خروجی از نازل ها است و $r2 $ شعاع چرخش از محور چرخش به خط مرکزی نازل است. علاوه بر این ، باید توجه داشته باشید که سرعت خروجی مایع از نازل ها یک سرعت نسبی $W$خواهد بود. با توجه به این واقعیت ، شما باید سرعت نسبی سیال را نسبت به سطح کنترل ثابت با سرعت مطلق $v$سیال مرتبط کنید.$v = W+U$ v = سرعت مطلق
W = سرعت نسبی U = سرعت نازل متحرک نسبت به سطح کنترل ثابت اندازه گیری می شود.بعد ، باید تعیین کنیم که چه چیزی منفی و چه اصطلاحات مثبتی در رابطه با$\int{_{CS}}~(r×v)ρv·\hat{n}dA$ خواهد بود. وقتی جریان از حجم کنترل خارج می شود ، $v·\hat{n}$ مثبت خواهد بود. از طرف دیگر ، وقتی جریان وارد حجم کنترل می شود ، $v·\hat{n}$ منفی خواهد بود. علاوه بر محصول نقطه ، ما باید محصول متقابل $r × v$ را نیز در نظر بگیریم. از آنجا که با توجه به مثبت یا منفی بودن چرخشها در مورد محور ثابت ، ما باید به قانون دست راست مراجعه کنیم. با توجه به همه اینها در نظر گرفتن مدت زمان معادله حرکت لحظه ای ، برای یک سر آبپاش چرخان ، می تواند به صورت زیر بیان شود.$[\int{_{CS}}~(r×v)ρv·\hat{n}dA]_{axial} = (-r_2v_{θ2})(+\dot{m})$و$\dot{m}$ = جریان کل جرم از طریق هر دو نازل.در نتیجه مدت گشتاور برای لحظه جرمی معادله مومنتوم به صورت زیر خواهد بود.$\sum{[(r×F)_{CV}]}_{axial} = T_{shaft}$همانند جهت جریان ، برای تعیین مثبت یا منفی بودن گشتاور از قانون دست راست استفاده می شود. با این حال ، جهت گشتاور همیشه در جهت مخالف چرخش سر آبپاش است.
توجه اساس کار اسپرینکر معکوس را شما خواننده گرامی توضیح بدین . این آب پاش فاینمن ، همچنین به عنوان آب پاش معکوس فاینمن یا اسپرینکر معکوس شناخته می شود ، وسیله ای شبیه به آبپاش است که در یک مخزن غوطه ور می شود و مایع اطراف را مکش می کند.
تصویر

Enjoy-physics

عضویت : دوشنبه ۱۴۰۰/۱/۲۳ - ۰۵:۵۳


پست: 30

سپاس: 6

Re: روتاری اسپرینکلر چگونه کار میکند؟

پست توسط Enjoy-physics »

البته این نکته هم قابل یادآوری هست که دلیل اصلی و اولیهٔ چرخش آب پاش‌ ها (روتاری اسپرینکلر) عدم توازن فشار آب در قسمت انحنای لولهٔ نازل(لولهٔ خروج آب) هست. smile021

ارسال پست