Kaip inžinierius žinau, kokia svarbi yra skysčių dinamika ir kaip ji veikia sistemų veikimą.
Tačiau yra pagrindinė idėja, į kurią dauguma žmonių nekreipia dėmesio, nors ji yra labai svarbi daugelyje sričių – nuo gręžimo iki automobilių inžinerijos.
Tai susiję su priešslėgio, kuris yra pasipriešinimas, su kuriuo susiduria skysčiai ir dujos, judant sistemoje, idėja.
Inžinieriams svarbu suprasti priešinį slėgį, nes jis turi įtakos sistemų veikimui, energijos suvartojimui ir netgi žmonių saugumui.
Šiame straipsnyje kalbėsiu apie tai, kas yra priešslėgis, kodėl jis svarbus inžinerijoje ir kaip su juo kovoti.
Taigi, nesvarbu, ar esate naujas inžinerijos studentas, ar patyręs inžinierius, pasinerkite į priešslėgio pasaulį ir pamatysime, kaip tai paveikia mano dizainą.
Nugaros spaudimo pagrindai
Oficialus apibrėžimas:
Slėgis dėl jėgos, veikiančios priešinga nei svarstoma kryptimi, pvz., skysčio srauto. Arba mechanikos inžinerijoje pasipriešinimas perkeliamas iš uolienų į gręžimo stiebą, kai antgalis tiekiamas greičiau nei antgalis gali nupjauti.
Atgalinio slėgio pagrindai inžinerijoje
Inžinerijoje ir skysčių dinamikoje priešslėgis yra labai svarbi idėja.
Tai pasipriešinimas arba jėga, neleidžianti skysčiui judėti vamzdžiais taip, kaip norite.
Tai sukelia trinties praradimą ir slėgio kritimą.
Nepaisant pavadinimo, priešslėgis nėra slėgis, tekantis tam tikra kryptimi.
Vietoj to, tai yra slėgis sistemos viduje, kurį sukelia trintis arba sukeltas pasipriešinimas srautui.
https://en.wikipedia.org/wiki/Back_pressure
Atgalinio slėgio poveikis
Atgalinis slėgis gali turėti didelės įtakos skysčių tekėjimui ir variklio veikimui.
Kai jis yra, jis gali sulėtinti skysčių srautą ir sumažinti variklio efektyvumą.
Tai sumažina galią, kurią reikia kompensuoti naudojant daugiau degalų.
Be to, yra ryšys tarp slėgio kritimo ir priešslėgio, nes tekantis skystis išnaudos dalį savo pradinio slėgio, kad įveiktų priešslėgį, todėl slėgis skystyje sumažės.
Slėgiui mažėjant, gali prireikti padidinti slėgį, tam tikru būdu dedant siurblius srauto sistemoje.
Jei srauto sistemoje yra priešslėgis, vamzdis ar vamzdis negalės išjudinti tiek vandens, kiek galėtų, o vamzdynuose esantys siurbliai turės dirbti sunkiau.
Atgalinio slėgio reguliatoriai
Atgalinio slėgio reguliatorius yra valdymo vožtuvo tipas, kuris palaiko nustatytą slėgį prieš savo įleidimo angą.
Kai skysčio slėgis priešslėgio reguliatoriaus įleidimo angoje yra didesnis nei nustatyta vertė, reguliatorius atsidaro, kad slėgis išeitų.
Atgalinio slėgio reguliatoriai veikia kaip apsauginiai vožtuvai, tačiau jie valdo pastovų slėgį, o ne įjungia ir išjungia.
Atgalinio slėgio reguliatorius nuolat keičia savo padėtį, kad slėgis įleidimo angoje išliktų nustatytame taške.
Atgalinio slėgio reguliatoriai veikia visiškai priešingai nei slėgio reguliatoriai.
Slėgio mažinimo vožtuvas visada atidarytas, o priešslėgio reguliatorius visada uždarytas.
Be to, slėgis prieš srovę yra valdomas priešslėgio reguliatoriumi, o slėgis pasroviui kontroliuojamas slėgio mažinimo vožtuvu.
Atbulinio slėgio reguliatorius kontroliuoja ir riboja slėgį prieš srovę esančioje sistemoje, tiksliai valdydamas slėgį prieš srovę esančioje sistemoje.
Juo galima valdyti dujinius, skystus, mišrios fazės ir superkritinės būsenos skysčius.
Atgalinio slėgio vožtuvai
Atbulinio slėgio vožtuvas neleidžia keisti slėgių prieš srovę sistemoje, pvz., separatorių, valytuvų ir laisvojo vandens išmušimo sistemose.
Kai pasiekiamas nustatytas taškas, slėgis prieš srovę sumažėja.
Atbulinio slėgio vožtuvas yra integruotas vožtuvas, nes jo pilotas, kuris yra raktas jį atidaryti ir uždaryti, yra prijungtas prie jo ir išeina kaip vienas gabalas.
Srautas eina per šį vožtuvą iš ten, kur yra stūmoklis.
Kai dujos stumia žemyn diafragmą, srautas stumia aukštyn stūmoklį.
Kadangi diafragma turi didesnį paviršiaus plotą nei stūmoklis, pastovus slėgis gali išlaikyti šį vožtuvą uždarytą.
Apimkite chaosą: stebinantys atgalinio slėgio pranašumai inžinerijoje
Vis dar sunku suprasti? Šiek tiek pakeisiu požiūrį:
Ar pavargote nuo to, kaip sklandžiai juda jūsų skysčiai? Ar manote, kad jūsų gręžimo operacijos yra per geros? Neieškokite daugiau nei stebuklingo nugaros slėgio pasaulio! Taip, jei padidinsite sistemos atsparumą, galite sulėtinti darbą ir padaryti savo inžinerinius projektus įdomesnius, padarydami juos mažiau nuspėjamus.
Taigi, nustokite stengtis būti kuo veiksmingesni ir pasidžiaukite priešinio slėgio chaosu.
Kam vis dėlto reikia patikimumo ir nuoseklumo? Pakeiskite dalykus ir padarykite juos įdomesnius.
Gerai, tai buvo tik pokštas, panašus į TV reklamą.
Dabar grįžkime prie to, kas buvo pasakyta.
Kaip priešslėgis veikia gręžimo procesą ir kaip su juo susidoroti?
Gręždami gręžtuvai naudoja priešslėgį arba „spąstų slėgį“, kad geriau kontroliuotų slėgį gręžinio apačioje.
Antplūdžio kontrolė naudojant atgalinį slėgį
Be hidrostatinio purvo stulpelio slėgio ir trinties slėgio žiede, priešslėgis sukuriamas naudojant skystį, kurio negalima suspausti.
Naudodami šį metodą, gręžėjai gali geriau valdyti slėgį gręžinio apačioje, kuris vadinamas "dugno duobės slėgiu".
Kad nebūtų gerai suvaldytos tokios problemos kaip smūgiai ir smūgiai, svarbu kontroliuoti dugno slėgį.
Valdomi slėginio gręžimo būdai
Valdomo slėgio gręžimo (MPD) metodai naudojami gręžimo operacijose, siekiant kontroliuoti priešslėgį.
MPD yra gręžimo būdas, kuris palaiko slėgį rezervuare tarp porų slėgio ir lūžio slėgio.
Šis metodas gali padėti sumažinti riziką gręžti sudėtingose formacijose, pvz., išeikvotuose rezervuaruose, siauruose porų slėgio / lūžių gradiento langeliuose ir giliavandeniuose šuliniuose.
Paviršiaus atgalinio slėgio metodai
Kitas būdas kovoti su priešslėgiu gręžimo operacijose yra naudoti paviršiaus priešslėgio metodus.
Vienas iš būdų – visą skylę laikyti pilną gręžimo skysčio.
Tai vadinama „statiniu purvo stulpeliu“.
Šis metodas padeda išlaikyti pastovų slėgį gręžinio apačioje, o tai sumažina problemų, susijusių su gręžinio valdymo, riziką.
Kodėl priešslėgis yra svarbus išmetimo sistemose ir kas atsitiks, jei išmetimo sistemoje nėra pakankamai priešslėgio?
Atgalinis slėgis išmetimo sistemose
Išmetamųjų dujų priešslėgis yra slėgis, kurį sukuria variklis, kad įveiktų išmetimo sistemos hidraulinį pasipriešinimą ir išleistų dujas į orą.
Atgalinis slėgis yra svarbi gerai veikiančios išmetimo sistemos dalis, o per mažas arba per didelis priešslėgis gali pakenkti variklio veikimui.
Nepakankamo nugaros slėgio pasekmės
Jei išmetimo sistemoje nėra pakankamai priešslėgio, tai gali sukelti daugybę blogų dalykų.
Per mažą priešslėgį dažniausiai rodo didelės spartos galios trūkumas, bloga degalų rida ir net perkaitimas.
Be to, jei nėra pakankamai priešslėgio, gali padidėti išmetamųjų teršalų kiekis, padidėti degalų sąnaudos ir sumažėti galia.
Per didelio nugaros slėgio pasekmės
Kita vertus, per didelis priešslėgis taip pat gali pakenkti variklio veikimui.
Per didelis slėgis gali padidinti išmetamųjų teršalų kiekį, variklis sunaudos daugiau dujų ir gali pakenkti jo veikimui.
Apribojimai išmetimo sistemoje
Viskas, kas sulėtina išmetamųjų dujų srautą, sukels per didelį priešslėgį išmetimo sistemoje.
Pavyzdžiui, užsikimšęs katalizinis konverteris varikliui gali sunkiai kvėpuoti, todėl gali labai sumažėti variklio našumas ir sumažėti degalų rida.
Jei keitiklis visiškai užsikemša, jis netgi gali sustabdyti variklį.
Tas pats gali nutikti ir sugedus duslintuvo ar rezonatoriaus vidus.
Atgalinio slėgio valdymas
Norint kontroliuoti priešslėgį išmetimo sistemoje, svarbu atsikratyti bet kokių sistemos apribojimų.
Taip išmetamosios dujos tekės laisviau, o variklis geriau kvėpuoja.
Vienas iš dažniausiai atliekamų pakeitimų – gamyklinių duslintuvų atsikratymas arba jų pakeitimas antrinėje rinkoje esančiais, kurie yra mažiau garsūs.
Atgalinio slėgio vožtuvai ir reguliatoriai
Atgalinio slėgio reguliatoriai
Atgalinio slėgio reguliatorius yra vožtuvo tipas, naudojamas srautui ir slėgiui vamzdynų sistemoje valdyti.
Vožtuvą atidaro spyruoklės, o spyruoklių jėgą galima keisti varžtu.
Kai išėjimo slėgis yra didesnis nei nustatyta vertė, vožtuvas užsidarys.
Tai sumažins slėgį toliau linija.
Atgalinio slėgio reguliatoriai veikia panašiai kaip apsauginiai vožtuvai, tačiau jie labiau orientuojasi į pastovaus slėgio valdymą, o ne į slėgio apsaugą, kurią galima įjungti arba išjungti.
Priklausomai nuo taikymo, priešslėgio reguliatoriai gali būti montuojami skirtinguose vamzdžių sistemos taškuose.
Jie dažnai naudojami palaikyti pastovų slėgį prieš skaitiklį ar siurblį, apsaugoti jautrią įrangą nuo didelio slėgio ir kontroliuoti slėgį cheminiuose procesuose.
Atgalinio slėgio vožtuvai
Kitas vožtuvo tipas, naudojamas palaikyti tam tikrą slėgį prieš jo įleidimo angą, yra atgalinio slėgio vožtuvas.
Atbulinio slėgio vožtuvas skiriasi nuo priešslėgio reguliatoriaus tuo, kad jis nenaudoja spyruoklių slėgiui valdyti.
Vietoj to, ji naudoja diafragmą arba stūmoklį.
Vožtuvas atsidarys arba užsidarys, kad būtų galima valdyti slėgį ir išlaikyti pastovų skysčio tekėjimą.
Atgalinio slėgio vožtuvai dažnai naudojami garo ir dujų srauto sistemose, cheminiuose procesuose ir energijos gamyboje, kur reikalingas tikslus slėgio valdymas.
Jie taip pat gali būti naudojami slėgiui prieš srovę valdyti ir aukštam slėgiui išlaikyti, kad nesugadintumėte įrangos.
Atgalinio slėgio reguliatorių ir vožtuvų skirtumai
Slėgio valdymo būdas yra pagrindinis skirtumas tarp priešslėgio reguliatorių ir vožtuvų.
Atgalinio slėgio reguliatoriai naudoja spyruokles, kad vožtuvas būtų atidarytas ir pakeistų spyruoklių jėgą slėgiui valdyti, o priešslėgio vožtuvai naudoja diafragmą arba stūmoklį, kad atidarytų ir uždarytų vožtuvą, jei reikia.
Be to, priešslėgio reguliatoriai yra naudojami slėgiui reguliuoti pastovioje būsenoje, o priešslėgio vožtuvai naudojami tiksliai slėgiui valdyti įvairiose situacijose.
Pavyzdžiai
| Koncepcija taikoma: | Apibūdinimas: |
|---|---|
| Gręžimo operacijos | Gręžimo metu priešslėgis yra pasipriešinimas, atsirandantis gręžiant kietas uolienas. Grąžtas gali pjauti tik tam tikru greičiu, o jei grąžto stiebo padavimo greitis yra didesnis už šią ribą, bus sukurtas priešslėgis, kuris sugadins grąžtą ir sulėtins gręžimo procesą. Kontroliuodami priešslėgį inžinieriai gali užtikrinti, kad gręžimo procesas vyktų gerai ir nepažeistų grąžto. |
| Išmetimo sistemos | Atgalinis slėgis yra pagrindinė išmetimo sistemų veikimo dalis. Variklio išmetamosios dujos turi sklandžiai ištekėti iš sistemos. Jei priešslėgis yra per didelis, variklyje gali kauptis išmetamosios dujos, todėl variklis neveikia gerai. Kita vertus, dėl nepakankamo priešslėgio variklis gali sumažėti ir laikui bėgant sugadinti variklį. Inžinieriai gali užtikrinti, kad variklis veiktų geriausiai, kontroliuodami priešslėgį išmetimo sistemoje. |
| Skysčių transportavimo sistemos | Atgalinis slėgis gali būti naudojamas kontroliuoti, kaip greitai skysčiai juda per skysčių transportavimo sistemas. Inžinieriai gali sulėtinti srautą ir apsaugoti sistemą nuo žalos, kurią sukelia didelis srautas, padidindami sistemos pasipriešinimą. Skysčių transportavimo sistemose priešslėgio vožtuvai ir reguliatoriai dažnai naudojami priešslėgiui valdyti ir užtikrinti, kad sistema gerai veiktų. |
| Įpurškimo formavimas | Atgalinis slėgis taip pat gali būti naudojamas gaminant daiktus, ypač liejant įpurškimo būdu. Šiame procese išlydytas plastikas įpurškiamas į formą esant aukštam slėgiui, o priešslėgis naudojamas, kad formos ertmė būtų užpildyta ir plastikas per anksti nesukietėtų. Inžinieriai gali užtikrinti, kad liejimo įpurškimo procesas veiktų gerai ir kad galutinis produktas būtų aukštos kokybės, išlaikydamas reikiamą priešslėgį. |
Išvada
Baigdami kalbėti apie priešslėgį, svarbu pažymėti, kad ši idėja naudojama ne tik inžinerijoje.
Tiesą sakant, nugaros spaudimo idėjos gali būti naudojamos mūsų kasdieniame gyvenime.
Kaip sistemoje esantys skysčiai ir dujos, dažnai gyvenime susiduriame su pasipriešinimu, kuris mus lėtina.
Tai gali būti spaudimas prisitaikyti prie socialinių normų, baimė patirti nesėkmę arba mūsų pačių lūkesčių sunkumas.
Tačiau kaip inžinieriai gali susidoroti su priešslėgiu savo projektuose, taip ir mes galime susidoroti su spaudimu savo gyvenime.
Žengdami žingsnį atgal, permąstydami savo tikslus ir ieškodami kitų būdų jiems pasiekti, galime įveikti gyvenimo problemas ir pasiekti viršų.
Taigi, pažiūrėkime į priešpriešinį spaudimą ne tik kaip į techninį terminą, bet kaip į pamoką, kuri gali būti naudojama visose gyvenimo srityse.
Atminkite, kad mes galime įveikti bet kokį pasipriešinimą ir padaryti didelių dalykų, jei mąstome ir elgiamės teisingai.
Pasidalinti…
