Kao inženjer, znam koliko je važna dinamika fluida i kako ona utiče na to kako sistemi rade.
Ali postoji osnovna ideja na koju većina ljudi ne obraća pažnju, iako je veoma važna u mnogim poljima, od bušenja do automobilskog inženjeringa.
To ima veze sa idejom povratnog pritiska, što je otpor sa kojim se tečnosti i gasovi susreću dok se kreću kroz sistem.
Protupritisak je važan za inženjere da shvate jer utiče na to koliko dobro sistemi rade, koliko energije koriste, pa čak i koliko su ljudi sigurni.
U ovom članku ću govoriti o tome što je povratni pritisak, zašto je važan u inženjerstvu i kako se nositi s njim.
Dakle, bilo da ste novi student inženjerstva ili iskusni inženjer, dopustite nam da zaronimo u svijet povratnog pritiska i vidimo kako to utiče na moje dizajne.
Osnove povratnog pritiska
Formalna definicija:
Pritisak zbog sile koja djeluje u smjeru suprotnom od onoga koji se razmatra, kao što je protok fluida. Ili u mašinstvu, otpor se prenosi sa stijene na stablo bušotine kada se svrdlo dovodi brže nego što svrdlo može sjeći.
Osnove povratnog pritiska u inženjerstvu
U inženjerstvu i dinamici fluida, povratni pritisak je veoma važna ideja.
To je otpor ili sila koja sprječava tekućinu da se kreće kroz cijevi na način na koji to želite.
To uzrokuje gubitak trenja i pad tlaka.
Uprkos svom nazivu, povratni pritisak nije pritisak koji teče u određenom pravcu.
Umjesto toga, to je pritisak unutar sistema koji je uzrokovan trenjem ili induciranim otporom protoku.
https://en.wikipedia.org/wiki/Back_pressure
Efekti povratnog pritiska
Protivpritisak može imati veliki uticaj na to kako tečnosti teče i koliko dobro motor radi.
Kada je tu, može usporiti protok tečnosti i učiniti motor manje efikasnim.
Ovo smanjuje izlaznu snagu, što se mora nadoknaditi korištenjem više goriva.
Dodatno, postoji veza između pada pritiska i protivpritiska, jer će tekućina koja teče potrošiti dio svog prvobitnog pritiska da savlada povratni pritisak, uzrokujući pad tlaka unutar fluida.
Kako pritisak pada, možda će biti potrebno dodati veći pritisak postavljanjem pumpi u protočni sistem na određeni način.
Ako postoji protivpritisak u protočnom sistemu, cijev ili cijev neće moći pomaknuti onoliko vode koliko bi mogla, a pumpe u cjevovodima će morati da rade jače.
Regulatori povratnog pritiska
Regulator povratnog pritiska je vrsta kontrolnog ventila koji održava podešeni pritisak ispred sopstvenog ulaza.
Kada je pritisak fluida na ulazu regulatora povratnog pritiska veći od zadate vrednosti, regulator se otvara da ispusti pritisak.
Regulatori povratnog tlaka rade kao ventili za smanjenje pritiska, ali kontroliraju tlak u stalnom stanju umjesto da se uključuju i isključuju.
Regulator povratnog pritiska stalno mijenja svoj položaj tako da tlak na ulazu ostaje na zadanoj vrijednosti.
Regulatori povratnog pritiska rade upravo suprotno od onoga što rade regulatori pritiska.
Ventil za smanjenje pritiska je uvek otvoren, dok je regulator povratnog pritiska uvek zatvoren.
Takođe, gornji pritisak kontroliše regulator povratnog pritiska, a nizvodni pritisak kontroliše ventil za smanjenje pritiska.
Regulator povratnog pritiska kontroliše i ograničava pritisak u uzvodnom sistemu tako što precizno kontroliše pritisak u uzvodnom sistemu.
Njime se mogu kontrolisati fluidi u gasovitim, tečnim, mešovitim fazama i superkritičnim stanjima.
Ventili za povratni pritisak
Ventil za povratni pritisak sprečava promene pritisaka u sistemu, poput onih u separatorima, tretmanima i slobodnim ispustima vode.
Kada se dostigne zadata vrijednost, on dozvoljava da se uzvodni pritisci spuste.
Povratni ventil je integrirani ventil jer je njegov pilot, koji je ključ za otvaranje i zatvaranje, povezan s njim i izlazi kao jedan komad.
Protok prolazi kroz ovaj ventil odakle se nalazi klip.
Kako gas gura dijafragmu prema dolje, protok gura klip prema gore.
Budući da membrana ima veću površinu od klipa, stalni pritisak može zadržati ovaj ventil u zatvorenom položaju.
Prihvatite haos: Iznenađujuće prednosti povratnog pritiska u inženjerstvu
Još uvijek je teško razumjeti? Dozvolite mi da malo promijenim tačku gledišta:
Da li ste umorni od toga kako se vaše tečnosti glatko kreću? Mislite li da su vaše operacije bušenja previše dobre? Ne tražite dalje od čarobnog svijeta povratnog pritiska! Da, ako svom sistemu dodate otpor, možete usporiti stvari i učiniti svoje inženjerske projekte zanimljivijima tako što ćete ih učiniti manje predvidljivim.
Dakle, prestanite da pokušavate da budete što efikasniji i pozdravite haos povratnog pritiska.
Kome je uopće potrebna pouzdanost i dosljednost? Promijenite stvari i učinite ih zanimljivijima.
U redu, to je bila samo šala napravljena da izgleda kao TV reklama.
A sada da se vratimo na ono što je rečeno.
Kako povratni pritisak utječe na proces bušenja i koji su neki načini za rješavanje tog problema?
Prilikom bušenja, bušači koriste protupritisak ili "pritisak zamke" kako bi bolje kontrolirali pritisak na dnu bušotine.
Kontrola priliva uz pomoć povratnog pritiska
Pored hidrostatskog pritiska stuba isplake i pritiska trenja u prstenastom prostoru, protivpritisak se stvara upotrebom fluida koji se ne može kompresovati.
Ovom metodom, bušači mogu bolje kontrolisati pritisak na dnu bušotine, koji se naziva „pritisak u dnu bušotine“.
Kako bi se spriječili problemi s kontrolom bušotine kao što su udarci i ispuhivanje, važno je držati pritisak u dnu rupe pod kontrolom.
Tehnike upravljanog bušenja pod pritiskom
Tehnike upravljanog bušenja pod pritiskom (MPD) koriste se u operacijama bušenja za kontrolu protivpritiska.
MPD je način bušenja koji održava pritisak u ležištu između pritiska pora i pritiska loma.
Ova metoda može pomoći u smanjenju rizika od bušenja u teškim formacijama, kao što su iscrpljeni rezervoari, uski prozori za pritisak pora/gradijent loma i dubokovodne bušotine.
Tehnike površinskog povratnog pritiska
Drugi način rješavanja protutlaka u operacijama bušenja je korištenje tehnika površinskog povratnog pritiska.
Jedan od načina je da cijela rupa bude puna tekućine za bušenje.
Ovo se zove "statički stub od blata".
Ova metoda pomaže održavanju pritiska na dnu bušotine stabilnim, što smanjuje rizik od problema s kontrolom bušotine.
Zašto je povratni pritisak važan u izduvnim sistemima i šta se dešava ako izduvni sistem nema dovoljan povratni pritisak?
Povratni pritisak u izduvnim sistemima
Protivpritisak izduvnih gasova je pritisak koji motor stvara da bi savladao hidraulički otpor izduvnog sistema i pustio gasove u vazduh.
Protivpritisak je važan dio izduvnog sistema koji dobro radi, a premali ili preveliki protupritisak može naštetiti načinu rada motora.
Posljedice nedovoljnog povratnog pritiska
Ako izduvni sistem nema dovoljan povratni pritisak, to može dovesti do brojnih loših stvari.
Premali povratni pritisak obično se pokazuje nedostatkom snage velike brzine, lošom kilometražom goriva, pa čak i pregrijavanjem.
Takođe, ako nema dovoljnog povratnog pritiska, emisije se mogu povećati, potrošnja goriva može porasti, a izlazna snaga može pasti.
Posljedice prekomjernog povratnog pritiska
S druge strane, preveliki protivpritisak takođe može naštetiti tome koliko dobro motor radi.
Protupritisak koji je previsok može povećati emisije, uzrokovati da motor koristi više plina i naštetiti tome kako dobro radi.
Ograničenja u izduvnom sistemu
Sve što usporava protok izduvnih gasova dovešće do toga da izduvni sistem ima preveliki protivpritisak.
Na primjer, začepljen katalizator može otežati disanje motora, što može dovesti do velikog pada performansi motora i kilometraže goriva.
Ako se pretvarač potpuno začepi, može čak i zaustaviti motor.
Ista stvar se može dogoditi ako se pokvari unutrašnjost prigušivača ili rezonatora.
Upravljanje povratnim pritiskom
Za kontrolu povratnog pritiska u izduvnom sistemu, važno je da se oslobodite svih ograničenja u sistemu.
Ovo omogućava slobodniji protok izduvnih gasova i omogućava da motor bolje diše.
Jedna od najčešćih promjena je da se riješite fabričkih prigušivača ili ih zamijenite onima koji su manje bučni.
Ventili i regulatori povratnog pritiska
Regulatori povratnog pritiska
Regulator povratnog pritiska je tip ventila koji se koristi za kontrolu protoka i pritiska u cevovodnom sistemu.
Ventil se drži otvoren oprugama, a sila opruga se može mijenjati vijkom.
Kada je izlazni tlak veći od zadane vrijednosti, ventil će se zatvoriti.
Ovo će smanjiti pritisak dalje niz liniju.
Regulatori povratnog pritiska rade na sličan način kao ventili za smanjenje pritiska, ali se više fokusiraju na kontrolu pritiska u stabilnom stanju nego na zaštitu pritiska koja se može uključiti ili isključiti.
Ovisno o primjeni, regulatori povratnog tlaka mogu se postaviti na različitim mjestima u sustavu cijevi.
Često se koriste za održavanje konstantnog pritiska uzvodno od merača ili pumpe, za zaštitu osetljive opreme od visokog pritiska i za kontrolu pritiska u hemijskim procesima.
Ventili za povratni pritisak
Drugi tip ventila koji se koristi za održavanje određenog pritiska ispred njegovog ulaza je ventil protiv pritiska.
Ventil za povratni pritisak razlikuje se od regulatora povratnog pritiska po tome što ne koristi opruge za kontrolu pritiska.
Umjesto toga, koristi se dijafragma ili klip.
Ventil će se otvarati ili zatvarati po potrebi kako bi kontrolirao tlak i održavao protok tekućine stabilnom brzinom.
Ventili za povratni pritisak se često koriste u sistemima protoka pare i gasa, hemijskim procesima i proizvodnji električne energije, gde je potrebna precizna kontrola pritiska.
Takođe se mogu koristiti za kontrolu pritiska uzvodno i za sprečavanje visokog pritiska da ošteti opremu.
Razlike između regulatora povratnog pritiska i ventila
Način na koji se kontroliše pritisak je glavna razlika između regulatora povratnog pritiska i ventila.
Regulatori povratnog pritiska koriste opruge da drže ventil otvoren i mijenjaju snagu opruga za kontrolu tlaka, dok ventili povratnog pritiska koriste membranu ili klip za otvaranje i zatvaranje ventila po potrebi.
Takođe, regulatori povratnog pritiska se koriste za regulaciju pritiska u stabilnom stanju, dok se protivpritisni ventili koriste za preciznu kontrolu pritiska u brojnim situacijama.
Primjeri
| Koncept primijenjen u: | Opis: |
|---|---|
| Operacije za bušenje | Prilikom bušenja, protivpritisak je otpor koji dolazi od bušenja kroz formacije tvrdih stijena. Bušilica može seći samo određenom brzinom, a ako je brzina kojom se vretena burgije povlači veća od ove granice, stvorit će se povratni pritisak, što će oštetiti svrdlo i usporiti proces bušenja. Inženjeri se mogu pobrinuti da proces bušenja radi dobro i da ne ošteti burgiju tako što kontrolišu protivpritisak. |
| Izduvni sistemi | Protivpritisak je ključni dio toga kako dobro funkcioniraju izduvni sistemi. Izduvni gasovi motora moraju nesmetano da izlaze iz sistema. Ako postoji preveliki protivpritisak, izduvni gasovi se mogu nakupiti u motoru, što ga čini slabijim. S druge strane, nedovoljan povratni pritisak može učiniti motor manje snažnim i, vremenom, oštetiti motor. Inženjeri se mogu pobrinuti da motor radi na najbolji mogući način tako što kontrolišu protivpritisak u izduvnom sistemu. |
| Sistemi za transport fluida | Protivpritisak se može koristiti za kontrolu brzine kretanja fluida kroz sisteme za transport fluida. Inženjeri mogu usporiti protok i zaštititi sistem od oštećenja uzrokovanih visokim protokom dodavanjem otpora sistemu. U sistemima za transport fluida, ventili i regulatori povratnog pritiska često se koriste za kontrolu protiv pritiska i osiguravanje da sistem dobro radi. |
| Injekciono prešanje | Protivpritisak se također može koristiti u izradi stvari, posebno u brizganju. U ovom procesu, rastopljena plastika se ubrizgava u kalup pod visokim pritiskom, a povratni pritisak se koristi kako bi se šupljina kalupa održala ispunjena i spriječila prerano stvrdnjavanje plastike. Inženjeri se mogu pobrinuti da proces brizganja radi dobro i da je konačni proizvod visokog kvaliteta održavajući protutlak na pravom nivou. |
Zaključak
Kada završimo razgovor o povratnom pritisku, važno je napomenuti da se ova ideja ne koristi samo u inženjerstvu.
Zapravo, ideje iza povratnog pritiska mogu se koristiti u svakodnevnom životu.
Poput tečnosti i gasova u sistemu, često se suočavamo sa otporom u našim životima koji nas usporava.
To može biti pritisak da se uklopimo u društvene norme, strah od neuspjeha ili težina vlastitih očekivanja.
Ali baš kao što se inženjeri mogu nositi s povratnim pritiskom u svojim projektima, tako se i mi možemo nositi s pritiscima u našim životima.
Ako napravimo korak unazad, preispitamo svoje ciljeve i tražimo druge načine da ih postignemo, možemo prebroditi životne probleme i izvući se na vrh.
Dakle, pogledajmo povratni pritisak ne samo kao tehnički izraz, već i kao lekciju koja se može koristiti u svim dijelovima života.
Zapamtite da možemo savladati bilo kakvu vrstu otpora i učiniti velike stvari ako razmišljamo i djelujemo na pravi način.
Podijelite na…
