คำอธิบายทั่วไป
ของเหลว ตามชื่อที่บ่งบอก คือคุณสมบัติในการไหล มันแตกต่างจากของแข็งตรงที่ของเหลวสามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้เนื่องจากแรงเฉือน แม้ว่าแรงเฉือนนั้นจะน้อยเพียงใดก็ตาม เงื่อนไขเดียวคือต้องใช้เวลามากพอจึงจะเกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ ในแง่นี้ ของเหลวจึงไม่มีรูปร่างที่แน่นอน
ของไหลสามารถแบ่งออกเป็นของเหลวและก๊าซ ของเหลวสามารถบีอัดได้เพียงเล็กน้อยและมีพื้นผิวอิสระเมื่อวางไว้ในภาชนะเปิด ในทางกลับกัน ก๊าซจะขยายตัวเพื่อเติมเต็มภาชนะเสมอ ไอเป็นก๊าซที่อยู่ในสถานะใกล้เคียงกับของเหลว
ของเหลวที่วิศวกรให้ความสนใจเป็นหลักคือน้ำ ซึ่งอาจมีอากาศละลายอยู่ได้ถึงร้อยละสาม และเมื่ออยู่ภายใต้ความดันต่ำกว่าความดันบรรยากาศ อากาศมีแนวโน้มที่จะถูกปล่อยออกมา จึงต้องคำนึงถึงเรื่องนี้เมื่อออกแบบปั๊ม วาล์ว ท่อส่ง ฯลฯ
ปั๊มระบายน้ำแบบเพลาแนวตั้งหลายขั้นตอนแบบเทอร์ไบน์แนวตั้งที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซล ปั๊มระบายน้ำแบบแนวตั้งชนิดนี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับสูบน้ำเสียหรือน้ำทิ้งที่ไม่มีการกัดกร่อน อุณหภูมิต่ำกว่า 60 °C และมีของแข็งแขวนลอย (ไม่รวมเส้นใยและกรวด) น้อยกว่า 150 มิลลิกรัม/ลิตร ปั๊มระบายน้ำแบบแนวตั้งชนิด VTP เป็นปั๊มน้ำแบบแนวตั้งชนิด VTP ที่ติดตั้งท่อหล่อลื่นด้วยน้ำและน้ำมัน สามารถสูบน้ำที่มีอนุภาคของแข็งบางชนิด (เช่น เศษเหล็ก ทรายละเอียด ถ่านหิน ฯลฯ) ได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 60 °C
คุณสมบัติทางกายภาพหลักของของเหลวสามารถอธิบายได้ดังต่อไปนี้:
ความหนาแน่น (ρ)
ความหนาแน่นของของเหลวคือมวลของของเหลวต่อปริมาตรหนึ่งหน่วย ในระบบ SI จะใช้หน่วยเป็น kg/m³3.
น้ำมีความหนาแน่นสูงสุดที่ 1000 กก./ลบ.ม.3ที่อุณหภูมิ 4°C ความหนาแน่นจะลดลงเล็กน้อยเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น แต่ในทางปฏิบัติแล้ว ความหนาแน่นของน้ำคือ 1000 กก./ลบ.ม.3.
ความหนาแน่นสัมพัทธ์ คือ อัตราส่วนของความหนาแน่นของของเหลวต่อความหนาแน่นของน้ำ
มวลจำเพาะ (w)
มวลจำเพาะของของเหลว คือ มวลของของเหลวต่อหน่วยปริมาตร ในระบบ Si จะแสดงในหน่วย N/m³3ที่อุณหภูมิปกติ ค่า w คือ 9810 N/m3หรือ 9.81 กิโลนิวตัน/เมตร3(ประมาณ 10 กิโลนิวตัน/เมตร)3 เพื่อความสะดวกในการคำนวณ)
ความหนาแน่นสัมพัทธ์ (SG)
ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของของเหลว คือ อัตราส่วนของมวลของของเหลวปริมาตรหนึ่งต่อมวลของน้ำปริมาตรเดียวกัน ดังนั้นจึงเป็นอัตราส่วนของความหนาแน่นของของเหลวต่อความหนาแน่นของน้ำบริสุทธิ์ ซึ่งโดยปกติจะอยู่ที่อุณหภูมิ 15°C
หมายเลขรุ่น: TWP
ปั๊มน้ำบาดาลแบบเคลื่อนที่ได้รุ่น TWP ซีรีส์ ใช้เครื่องยนต์ดีเซล และดูดน้ำเองได้ เหมาะสำหรับใช้ในกรณีฉุกเฉิน ออกแบบร่วมกันโดยบริษัท DRAKOS PUMP จากสิงคโปร์ และบริษัท REEOFLO จากประเทศเยอรมนี ปั๊มซีรีส์นี้สามารถสูบน้ำได้ทุกชนิด ทั้งน้ำสะอาด น้ำที่เป็นกลาง และน้ำที่มีฤทธิ์กัดกร่อน รวมถึงน้ำที่มีอนุภาค แก้ปัญหาข้อบกพร่องของปั๊มดูดน้ำเองแบบดั้งเดิมได้หลายประการ โครงสร้างการทำงานแบบแห้งที่เป็นเอกลักษณ์ของปั๊มชนิดนี้ จะสตาร์ทและเริ่มทำงานใหม่โดยอัตโนมัติโดยไม่ต้องใช้น้ำในการเริ่มต้นครั้งแรก แรงดันดูดสามารถมากกว่า 9 เมตร การออกแบบทางไฮดรอลิกที่ยอดเยี่ยมและโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ช่วยรักษาประสิทธิภาพสูงกว่า 75% และมีตัวเลือกการติดตั้งโครงสร้างที่หลากหลายให้เลือก
โมดูลัสปริมาตร (k)
ในทางปฏิบัติแล้ว ของเหลวอาจถือได้ว่าไม่สามารถบีอัดได้ อย่างไรก็ตาม มีบางกรณี เช่น การไหลที่ไม่คงที่ในท่อ ซึ่งควรคำนึงถึงความสามารถในการบีอัดด้วย ค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นเชิงปริมาตร k คำนวณได้จากสูตร:
โดยที่ p คือการเพิ่มขึ้นของความดัน ซึ่งเมื่อนำไปใช้กับปริมาตร V จะส่งผลให้ปริมาตร AV ลดลง เนื่องจากปริมาตรที่ลดลงจะต้องสัมพันธ์กับความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้นในสัดส่วนที่เหมาะสม สมการที่ 1 จึงสามารถแสดงได้ดังนี้:
หรือน้ำ ค่า k มีค่าประมาณ 2,150 MPa ที่อุณหภูมิและความดันปกติ ดังนั้น น้ำจึงสามารถบีอัดได้มากกว่าเหล็กประมาณ 100 เท่า
ของเหลวในอุดมคติ
ของไหลในอุดมคติหรือของไหลที่สมบูรณ์แบบ คือของไหลที่ไม่มีแรงสัมผัสหรือแรงเฉือนระหว่างอนุภาคของไหล แรงต่างๆ จะกระทำในแนวตั้งฉากกับหน้าตัดเสมอ และจำกัดอยู่เพียงแรงดันและแรงเร่งเท่านั้น ของไหลในความเป็นจริงไม่มีชนิดใดที่สอดคล้องกับแนวคิดนี้อย่างสมบูรณ์ และสำหรับของไหลทุกชนิดที่เคลื่อนที่ จะมีแรงสัมผัสอยู่ซึ่งมีผลทำให้การเคลื่อนที่ช้าลง อย่างไรก็ตาม ของไหลบางชนิด รวมทั้งน้ำ มีลักษณะใกล้เคียงกับของไหลในอุดมคติ และสมมติฐานที่เรียบง่ายนี้ทำให้สามารถนำวิธีการทางคณิตศาสตร์หรือกราฟิกมาใช้ในการแก้ปัญหาการไหลบางอย่างได้
หมายเลขรุ่น: XBC-VTP
ปั๊มดับเพลิงแบบเพลายาวแนวตั้งรุ่น XBC-VTP เป็นปั๊มแบบขั้นตอนเดียวและหลายขั้นตอนที่มีตัวกระจายแรงดัน ผลิตตามมาตรฐานแห่งชาติ GB6245-2006 ล่าสุด นอกจากนี้เรายังได้ปรับปรุงการออกแบบโดยอ้างอิงจากมาตรฐานของสมาคมป้องกันอัคคีภัยแห่งสหรัฐอเมริกา ปั๊มเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับจ่ายน้ำดับเพลิงในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี ก๊าซธรรมชาติ โรงไฟฟ้า สิ่งทอฝ้าย ท่าเรือ การบิน คลังสินค้า อาคารสูง และอุตสาหกรรมอื่นๆ นอกจากนี้ยังสามารถใช้กับเรือ เรือบรรทุกน้ำมัน เรือดับเพลิง และโอกาสการจ่ายน้ำอื่นๆ ได้อีกด้วย
ความหนืด
ความหนืดของของเหลวเป็นตัววัดความต้านทานต่อแรงเฉือนหรือแรงสัมผัส ความหนืดเกิดจากปฏิสัมพันธ์และการยึดเกาะของโมเลกุลของของเหลว ของเหลวทุกชนิดมีความหนืด แม้ว่าจะแตกต่างกันไป แรงเฉือนในของแข็งเป็นสัดส่วนกับความเครียด ในขณะที่แรงเฉือนในของเหลวเป็นสัดส่วนกับอัตราความเครียดเฉือน ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าไม่มีแรงเฉือนในของเหลวที่อยู่นิ่ง
รูปที่ 1. การเสียรูปเนื่องจากความหนืด
พิจารณาของเหลวที่ถูกกักอยู่ระหว่างแผ่นสองแผ่นซึ่งอยู่ห่างกันเป็นระยะทางสั้นมาก y (รูปที่ 1) แผ่นล่างอยู่นิ่ง ในขณะที่แผ่นบนเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว v การเคลื่อนที่ของของเหลวเกิดขึ้นในชั้นบาง ๆ หรือแผ่นบาง ๆ ที่ไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งสามารถเลื่อนไปมาได้อย่างอิสระ ไม่มีการไหลข้ามหรือความปั่นป่วน ชั้นที่อยู่ติดกับแผ่นที่อยู่กับที่นั้นหยุดนิ่ง ในขณะที่ชั้นที่อยู่ติดกับแผ่นที่เคลื่อนที่นั้นมีความเร็ว v อัตราการเปลี่ยนแปลงของความเครียดเฉือนหรือความชันของความเร็วคือ dv/dy ความหนืดไดนามิก หรือเรียกง่าย ๆ ว่าความหนืด μ กำหนดโดย
ดังนั้น:
สมการแสดงความเค้นหนืดนี้ถูกเสนอขึ้นครั้งแรกโดยนิวตันและเป็นที่รู้จักกันในชื่อสมการความหนืดของนิวตัน ของเหลวเกือบทั้งหมดมีสัมประสิทธิ์สัดส่วนคงที่และเรียกว่าของเหลวแบบนิวตัน
รูปที่ 2 ความสัมพันธ์ระหว่างแรงเฉือนและอัตราการเปลี่ยนแปลงความเครียดเฉือน
รูปที่ 2 เป็นภาพกราฟิกที่แสดงถึงสมการที่ 3 และแสดงให้เห็นถึงพฤติกรรมที่แตกต่างกันของของแข็งและของเหลวภายใต้แรงเฉือน
ค่าความหนืดแสดงในหน่วยเซนติพอยส์ (Pa.s หรือ Ns/m)2).
ในปัญหาหลายๆ ข้อที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของของเหลว ความหนืดจะปรากฏร่วมกับความหนาแน่นในรูปแบบ μ/p (ซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับแรง) และเป็นการสะดวกที่จะใช้พจน์เดียวคือ v ซึ่งเรียกว่าความหนืดจลน์
ค่าของ ν สำหรับน้ำมันหนักอาจสูงถึง 900 x 10-6m2ในขณะที่สำหรับน้ำซึ่งมีความหนืดค่อนข้างต่ำ ความหนืดจลน์จะอยู่ที่เพียง 1.14 x 10⁻⁶ m²/s ที่อุณหภูมิ 15°C ความหนืดจลน์ของของเหลวจะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ที่อุณหภูมิห้อง ความหนืดจลน์ของอากาศจะสูงกว่าน้ำประมาณ 13 เท่า
แรงตึงผิวและแรงดึงดูดของเหลวในหลอดแคปิลลารี
บันทึก:
แรงยึดเหนี่ยวคือแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่เหมือนกัน
การยึดเกาะคือแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่แตกต่างกัน
แรงตึงผิวเป็นสมบัติทางกายภาพที่ทำให้หยดน้ำสามารถลอยอยู่ในน้ำที่ก๊อกได้ ภาชนะสามารถบรรจุของเหลวได้จนเกือบเต็มแต่ไม่หก หรือเข็มสามารถลอยอยู่บนผิวน้ำได้ ปรากฏการณ์ทั้งหมดนี้เกิดจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลที่ผิวของของเหลวที่อยู่ติดกับของเหลวหรือก๊าซที่ไม่สามารถผสมกันได้ เปรียบเสมือนว่าผิวของของเหลวนั้นประกอบด้วยเยื่อหุ้มที่มีความยืดหยุ่นและได้รับแรงกดอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งมีแนวโน้มที่จะหดตัวบริเวณผิวเสมอ ดังนั้นเราจึงพบว่าฟองก๊าซในของเหลวและละอองน้ำในบรรยากาศมีรูปร่างคล้ายทรงกลม
แรงตึงผิวที่กระทำต่อเส้นสมมุติใดๆ บนพื้นผิวอิสระจะเป็นสัดส่วนกับความยาวของเส้นนั้น และมีทิศทางตั้งฉากกับเส้นนั้น แรงตึงผิวต่อหน่วยความยาวแสดงในหน่วยมิลลินิวตันต่อเมตร (mN/m) ค่าของมันค่อนข้างน้อย โดยประมาณอยู่ที่ 73 มิลลินิวตันต่อเมตร สำหรับน้ำที่สัมผัสกับอากาศที่อุณหภูมิห้อง แรงตึงผิวจะลดลงเล็กน้อยเมื่อค่าแรงตึงผิวเปลี่ยนแปลงไปiโดยอุณหภูมิจะสูงขึ้นเรื่อยๆ
ในการใช้งานส่วนใหญ่ทางด้านไฮดรอลิกส์ แรงตึงผิวมีความสำคัญน้อยมาก เนื่องจากแรงที่เกี่ยวข้องโดยทั่วไปมีค่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับแรงดันไฮโดรสแตติกและแรงไดนามิก แรงตึงผิวจะมีความสำคัญก็ต่อเมื่อมีพื้นผิวอิสระและขนาดของขอบเขตมีขนาดเล็ก ดังนั้นในกรณีของแบบจำลองไฮดรอลิกส์ ผลกระทบของแรงตึงผิวซึ่งไม่มีผลอะไรในต้นแบบ อาจส่งผลต่อพฤติกรรมการไหลในแบบจำลอง และต้องคำนึงถึงแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดนี้ในการจำลองเมื่อตีความผลลัพธ์
ผลกระทบจากแรงตึงผิวจะเห็นได้ชัดเจนมากในกรณีของท่อขนาดเล็กที่เปิดสู่บรรยากาศ ซึ่งอาจอยู่ในรูปของท่อมาโนมิเตอร์ในห้องปฏิบัติการหรือรูพรุนในดิน ตัวอย่างเช่น เมื่อจุ่มท่อแก้วขนาดเล็กลงในน้ำ จะพบว่าระดับน้ำภายในท่อสูงขึ้น ดังแสดงในรูปที่ 3
ผิวน้ำในหลอดหรือที่เรียกว่าเมนิสคัสมีลักษณะโค้งขึ้นด้านบน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าแรงดึงผิว (capillarity) และการสัมผัสในแนวราบระหว่างน้ำกับกระจกแสดงให้เห็นว่าแรงยึดเหนี่ยวภายในของน้ำนั้นน้อยกว่าแรงยึดเกาะระหว่างน้ำกับกระจก ความดันของน้ำภายในหลอดที่อยู่ติดกับผิวน้ำอิสระจึงน้อยกว่าความดันบรรยากาศ
รูปที่ 3. การไหลซึมผ่านของเหลวในหลอดแคปิลลารี
ปรอทมีพฤติกรรมที่แตกต่างออกไป ดังแสดงในรูปที่ 3(b) เนื่องจากแรงยึดเหนี่ยวภายในมีมากกว่าแรงยึดเกาะภายนอก มุมสัมผัสจึงมีขนาดใหญ่ขึ้น และผิวโค้งของปรอทจะหันเข้าหาบรรยากาศและยุบตัวลง ความดันที่อยู่ติดกับผิวอิสระจึงมากกว่าความดันบรรยากาศ
ปรากฏการณ์การไหลซึมตามปริมาตรของของเหลวในมาโนมิเตอร์และเกจวัดความดันสามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการใช้ท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่น้อยกว่า 10 มิลลิเมตร
หมายเลขรุ่น: ASN ASNV
ปั๊มรุ่น ASN และ ASNV เป็นปั๊มแรงเหวี่ยงแบบขั้นตอนเดียว ดูดสองทาง ตัวเรือนแบบก้นหอยแยก และใช้สำหรับสูบน้ำหรือขนส่งของเหลวในงานประปา ระบบหมุนเวียนอากาศ อาคาร การชลประทาน สถานีสูบน้ำระบายน้ำ โรงไฟฟ้า ระบบจ่ายน้ำอุตสาหกรรม ระบบดับเพลิง เรือ และอาคาร เป็นต้น
ความดันไอ
โมเลกุลของของเหลวที่มีพลังงานจลน์เพียงพอจะถูกผลักออกจากเนื้อของเหลวหลักที่ผิวอิสระและเปลี่ยนไปเป็นไอ ความดันที่เกิดจากไอนี้เรียกว่าความดันไอ (P) การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิสัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่มากขึ้น ดังนั้นความดันไอจึงเพิ่มขึ้น เมื่อความดันไอเท่ากับความดันของแก๊สที่อยู่ด้านบน ของเหลวจะเดือด ความดันไอของน้ำที่อุณหภูมิ 15°C คือ 1.72 kPa (1.72 kN/m³)2).
ความดันบรรยากาศ
ความดันบรรยากาศที่พื้นผิวโลกวัดได้ด้วยบารอมิเตอร์ ที่ระดับน้ำทะเล ความดันบรรยากาศเฉลี่ยอยู่ที่ 101 กิโลปาสคาล และถูกกำหนดให้เป็นค่ามาตรฐานที่ค่านี้ ความดันบรรยากาศจะลดลงตามระดับความสูง ตัวอย่างเช่น ที่ระดับความสูง 1,500 เมตร ความดันจะลดลงเหลือ 88 กิโลปาสคาล บารอมิเตอร์น้ำมีระดับความสูงเทียบเท่ากับคอลัมน์น้ำที่ระดับน้ำทะเลประมาณ 10.3 เมตร และมักเรียกกันว่าบารอมิเตอร์น้ำ ความสูงนี้เป็นเพียงสมมติฐาน เนื่องจากความดันไอของน้ำจะทำให้ไม่สามารถเกิดสุญญากาศได้อย่างสมบูรณ์ ปรอทเป็นของเหลวที่เหมาะสมกว่ามากในการใช้เป็นบารอมิเตอร์ เนื่องจากมีความดันไอต่ำมาก นอกจากนี้ ความหนาแน่นสูงของปรอทยังทำให้เกิดคอลัมน์ที่มีความสูงพอสมควร ประมาณ 0.75 เมตรที่ระดับน้ำทะเล
เนื่องจากแรงดันส่วนใหญ่ที่พบในระบบไฮดรอลิกนั้นสูงกว่าแรงดันบรรยากาศและวัดได้ด้วยเครื่องมือที่บันทึกค่าสัมพัทธ์ จึงสะดวกที่จะถือว่าแรงดันบรรยากาศเป็นค่าอ้างอิง นั่นคือศูนย์ แรงดันจึงเรียกว่าแรงดันเกจเมื่อสูงกว่าแรงดันบรรยากาศ และแรงดันสุญญากาศเมื่อต่ำกว่าแรงดันบรรยากาศ หากถือว่าแรงดันศูนย์ที่แท้จริงเป็นค่าอ้างอิง แรงดันจะเรียกว่าแรงดันสัมบูรณ์ ในบทที่ 5 ซึ่งกล่าวถึง NPSH ตัวเลขทั้งหมดแสดงในหน่วยบารอมิเตอร์น้ำสัมบูรณ์ ระดับน้ำทะเล = 0 บาร์เกจ = 1 บาร์สัมบูรณ์ = 101 kPa = 10.3 เมตรน้ำ
วันที่โพสต์: 20 มีนาคม 2024