انرپک enerpac

اختراعات مشتق
مقالات اصلی: پمپ آب و اجکتور .

در ، قرن بیستم اصل تنه در بسیاری از اختراعات مورد استفاده مجدد قرار گرفت. به طور خاص، ظرفیت مکش هوا توسط اثر ونتوری مورد بهره برداری قرار می گیرد که توسط پمپ آب صحبت کرد، به یک قطعه بسیار شناخته شده از تجهیزات تبدیل شد در سال 1868 هنگامی که شیمیدان رابرت ویلهلم بونسن در مورد استفاده از آن برای فعال کردن فیلتر خلاء یک قیف بوشنر 24 . با این حال، Bunsen تشخیص می دهد که پدری اختراع لوله به Hermann Sprengel می رسد ، که بیشتر به خاطر اختراع پمپ جیوه اش شناخته می شود که اجازه می دهد خلاء بالایی به دست آورد. سپس اسپرنگل اعلام کرد که از سال 1860 از این لوله در آزمایشگاه خود استفاده می کرده است، اما، با توجه به سادگی سیستم و همچنین نزدیک بودن آن به پیشنهادات قبلی چندین فیزیکدان، هرگز باور نمی کرد که اختراع خود قابل توجه یا قابل ثبت 25 . تعمیم پمپ آب اجکتوری است که در آن آب با هر سیال یا گازی جایگزین می شود V7 .

پمپ پالس انرپک Enerpac

ویژگی دیگر تنه، جریان گرانشی مخلوطی از هوا و آب در یک لوله عمودی، نیز با معکوس کردن نقش آن مورد استفاده مجدد قرار گرفت. در بالابر هوا از هوای فشرده برای بالا بردن آب استفاده می شود: در این مورد نیز عنصری از تنه است که عملکرد آن معکوس است V 8 . این هوای فشرده خود می تواند از یک شاخ تیلور به منظور استفاده از آبشاری با ارتفاع کم و سرعت جریان بالا به منظور بلند کردن مقدار کمی آب در ارتفاع زیاد باشد. این ترکیب پمپ ضربه ای است که سادگی فوق العاده آن محبوبیت را تضمین می کند 26 .

عملیات

اصل
نمودار

عناصر اصلی تشکیل دهنده یک ترومپت سنتی.

برای یک مقاله کلی تر، به اثر Venturi مراجعه کنید .

تنه از فرورفتگی استفاده می کند که در انقباض ونتوری هنگام عبور آب از آن ایجاد می شود. آب ذخیره شده در یک مخزن بالادست به “درخت” یا بدنه تنه می ریزد. جریان توسط “ترومپیل” تنظیم می شود که کم و بیش ورودی انرپک Enerpac را مسدود می کند. چوک (که ” چوک ” نامیده می شود) درست بالای ورودی هوا، “خلاء” قرار دارد. در این ارتفاع، هوا با آب مخلوط می شود و هر دو مخلوط ناهمگنی را تشکیل می دهند. سپس در “جعبه باد” می افتد (اگر به شکل خروشی باشد “نوار” نامیده می شود ) ، جایی که انرپک Enerpac مخلوط به “میز” یا “نیمکت” برخورد می کند. سپس آب و هوا از هم جدا می شوند، اول از طریق شکافی که در قسمت پایینی قرار دارد جریان می یابد، در حالی که هوا، تحت فشار مایعی که در ستون فرود می آید، از بالا در مجرای “مرد” 10 خارج می شود.

ارتفاع ریزش ترومپت سنتی (یعنی کاتالان، دوفینوا، پیرنه، پیز دو فوکس و غیره ) بین 5 تا 8 متر 10 . برای ارتفاعات بیشتر سقوط، چندین لوله در آبشار 27 ، 28 مرتبط هستند.

طبق اصل ونتوری، هنگامی که ارتفاع بین سطح آب در مخزن بالادست و خفه کننده افزایش می یابد، جریان هوای مکیده شده افزایش می یابد. فشار هوا تا یک نقطه با طول شفت متناسب است. برای بهبود کارایی تنه، نسبت هوا به آب باید حداکثر شود. جنبه شهودی این اصول با اصالت اختراع در تضاد است. بنابراین از نظر تاریخی، تنه همیشه به عنوان یک اختراع هوشمندانه و حتی انقلابی ارائه شده است، اما مطالعات علمی نادرتر است V 9 .

با این حال، سادگی تنه پیچیدگی پدیده های فیزیکی درگیر را پنهان می کند. به طور خاص، جذب هوا توسط آب در پمپ یک مشکل مکانیک سیالات دو فازی است که تا نظریه هاینریش گوستاو مگنوس انرپک Enerpac، که در سال 1851 فرموله شد، یا توسط آزمایش‌های جورج فارر رودول (1843-1843) تأیید شد، توضیح رضایت‌بخشی نداشت. 1905) در سال 1864. با مطالعه رفتار حباب های هوا در داخل یک تنه شفاف، نسبت آب به هوا ایده آل را تعیین کرد V 10 .

در سال 1954، Leroy E. Schulze یک نقطه عطف اساسی را با ترکیب دانش و تجربه به دست آمده از طریق عملکرد پمپ ها ایجاد کرد. سپس، در سال 1976، وارن رایس اولین مدل کامل هیدرودینامیکی یک تنه را منتشر کرد. از آن زمان، محققان دیگر این مدل سازی فیزیکی را ساده یا عمیق تر کرده اند Y 1 .

عملکرد انرپک Enerpac

برای استقرار آسان تنه، سقوط از ارتفاع مشخصی لازم است: 5 متر حداقل در نظر گرفته می شود. با این حال، در ارتفاعات پایین سقوط، فشار کم است: سقوط 6 متری می تواند فشاری بین 30 تا 70 میلی متر جیوه ایجاد کند ، یعنی 0.41 تا 0.95 متر آب یا 40 تا 93   میلی بار، به شرط داشتن هوا/آب. نسبت حجمی برابر با 1 10 . Jean-François d’Aubuisson که در سال 1828 یک سری آزمایشات را در معادن Rancié انجام داد تنها بازده انرژی 3٪ را به دست آورد ، با افت 5 متری . با ریزش 5.5 متر ، بازدهی بین 7 تا 10 درصد به دست می‌آید، زمانی که تنظیمات به نفع فشار هوا بر جریان باشد، این بازده افزایش می‌یابد. با هد 10 متری ، حتی می تواند به بازدهی 17 درصد برسد V 11 .

مطالعات و تلاش ها برای بهبود بر روی مشخصات ورودی آب، “خفه کردن” و ورودی های هوا، “جاروشارژی ها” تمرکز می کنند، که عوارضی که به طور منظم پیشنهاد می شوند، به کارایی عمومی نمی رسند v 12 . در سال 1875،انرپک enerpac امانوئل لوئیس گرونر بهترین شیوه ها را شناسایی کرد. توصیه های آن را می توان در چند ویژگی اصلی خلاصه کرد:

شفت‌هایی به طول 5 تا 10 متر ترجیح داده می‌شوند که فشاری معادل تقریباً 10 درصد طول شفت ایجاد می‌کنند، با یک بخش انقباض (قطر 0.15 متر )، یعنی 62 درصد از بخش درخت (0.24 متر ). در قطر)، برای ایجاد جریان هوای قابل مقایسه با جریان آب (حدود 60 لیتر در ثانیه ) و در فشار 50-60 میلی متر جیوه ، بازدهی بین 10 تا 12 درصد [اجازه می دهد]. توصیه صریح بر روی سرعت هوا در کانال ها ظاهر می شود، که باید کمتر از 10   متر بر ثانیه باشد تا از افت فشار بیش از حد جلوگیری شود، یک مقدار مرجع که همیشه هنگام محاسبه تقریبی یک مجرای هوا استفاده می شود. استفاده از جعبه باد غوطه ور در آب و بدون کف باعث می شود از تلفات ناشی از تخلیه آب جلوگیری شود. علاوه بر این، نیمکت دارای شکل بهینه شده ای است تا تلفات ناشی از برخورد ستون آب با نیمکت را کاهش دهد V 13 . »

– فیوزهای ویکتور و ناوارا، کاربردهای جدید لوله آب پیرنه

شاخ تیلور  انرپک Enerpac

با تفکیک ارتفاع سقوط از ارتفاع ستون آب، طراحی کمپرسورهای Frizell-Taylor این امکان را فراهم می‌کند که هوای پرفشار در هر ارتفاع سقوط S1 وجود داشته باشد. این انعطاف پذیری همچنین به توان تحویلی مربوط می شود که از چند کیلووات تا چندین مگاوات متغیر است. توانی که مربوط به جریان هوای تحویل شده با فشار ثابت است، با هر گونه مصالحه بین ارتفاع سر و جریان آب قابل دستیابی است. بنابراین، تنه Clausthal 15 برابر بیشتر از Ainsworth سقوط می کند، اما 40 برابر کمتر آب مصرف می کند. به طور مشابه، نسبت هوا به آب را می توان به طور قابل توجهی تعدیل کرد: نسبت هایی از 0.25 تا 3.20 S2 ، S3 وجود دارد.
نمودار PV فشارهای آدیاباتیک و همدما
نمودار Clapeyron فشرده سازی های مختلف P1 → P2 در یک سیستم باز.
فشرده‌سازی همدما کار مفیدی را که به هوا عرضه می‌شود کاهش می‌دهد : این فرآیند بازده انرژی بیشتری دارد، اما بازده انرژی کمتر است Y2 .

یکی از قابل توجه ترین جنبه های این لوله های جدید عملکرد آنها است . با سیستم Frizell-Taylor، فشار برای حرکت به سمت بازوی خروجی سیفون به جای تخلیه شدن توسط ضربه در جعبه باد بازیابی می شود. ارزش گذاری این انرژی می تواند بازده را تا 80% افزایش دهد V 16 ، همانطور که فریزل در اولین توصیفات خود پیش بینی کرده بود V 3 . مطالعات و مدل سازی سیستماتیک همچنین امکان ارزیابی تأثیر چندین پارامتر را فراهم می کند:

عملکرد فقط اندکی با یک لوله بلند بهبود می یابد V 17 .
به طور مشابه، لغزش نسبی آب / هوا تأثیر کمی بر عملکرد دارد.
از سوی دیگر ، با افزایش ارتفاع آب بالای انقباض، یعنی جریان آن، راندمان کاهش می یابد V 18 . این عمدتا به دلیل افزایش تلفات اصطکاک است که در طول شفت با افزایش جریان رخ می دهد V 17 .
نسبت هوا به آب تأثیر زیادی بر فشار هوا دارد: وقتی نسبت هوا به آب افزایش می یابد، فشار هوا کاهش می یابد. اما این افت فشار بیش از آن است که با افزایش جریان هوای تولید شده برای یک جریان معین آب جبران شود. بنابراین، نسبت هوا/آب بالا عملکرد را افزایش می‌دهد، که تمرین شهودی را تأیید می‌کند، که به نفع جذب حداکثر مقدار هوا برای جریان آب یکسان است V 19 .