Basınç-Debi ilişkisi

[argeman]

   Merhaba arkadaşlar uzun zamandır kafamda soru işareti olarak kalan sorular var ve araştırarak bulamadım.
Basınç ve debinin anlamlarını biliyorum fakat bunları çözemiyorum.
1-Kullandığımız su bataryalarında musluğu kısarken bildiğim kadarıyla debi ayarı yapıyoruz yani birim zamanda
geçen su miktarını ayarlıyoruz,evlerimize gelen 3-5 bar basınçtaki suyu kısıp açabiliyoruz,kıstığımız zaman su normal akışına devam ediyor yani fışkırmıyor,fakat bu musluğa hortum takıp hortumun ucunu elimizle sıkıştırdığımız zaman bir basınç oluşuyor yada musluğun ağzını parmağımızla sıkıştırdığımızda su fışkırıyor bu olay musluğu kısarken neden olmuyor?Biz bunu yaparken basıncı mı arttırmış oluyoruz?Eğer öyleyse musluğu kıstığımızda basınç neden artmıyor: )
2-basınç arttıkça debi azalır mı artar mı?(sıvılar için)
3-Bir su pompamız var ve çıkışında manometremiz bağlı, 20Bar basınç gösteriyor,bu pompanın çıkışına 50 metrelik hortum bağladık ve hortumun ucunada bir manometre bağladık diyelim, yine 20 Bar basıncı ordada görürmüyüz?

[DaRt]

Bu akışkanlar mekaniğini konusu. Üniversitede dersini almıştım. Kısaca açıklamaya çalışayım.
1. Bu tip sistemlerde basıncı oluşturan şey dirençtir. Siz musluğu kıstığınızda yada hortumun ağzını sıkıştırdığınızda direnci arttırırsınız. Artan direnç bu nokta öncesinde basınç artışı anlamına gelir. Hortumda olduğu gibi muslukta da basınç artar ancak siz fark etmezsiniz. Peki neden su fışkırmıyor sorusunun cevabı ise muslukları kapatırken conta yüzeyinde kesit daralması meydana gelir. Bu noktada su fışkırır ancak bu noktadan sonra fışkıran suyun hızını azaltacak şekilde kıvrımlar suyun fışkırarak çıkmasını engeller. Aşağıdaki videoda görünüyor. Aynı şekilde hortumu 30 cm geriden sıkıştırarak sonraki kısmını 90 derece bükerseniz musluk gibi fışkırmadan çıktığını görürsünüz.
https://www.youtube.com/watch?v=FgTTBt4uE6Y


2. Bu basıncı oluşturan etmene bağlı aslında. Evlerimize gelen su santrifüj pompalarla basılır. Santrifüj pompalarda basınç arttıkça debi azalır. Ancak bunun dışında pozitif deplasmanlı pompalar vardır. Bu tip pompalarda pompa hızı değişmedikçe debi sabittir.


3. Hayır aynı basıncı görmeyiz. Sürtünmeler sebebiyle boru içi basınç kaybı oluşur. Çıkışa doğru basınç düşer. Tıpkı uzun kablolardaki gerilim düşümü gibi. Benzetecek olursak debi elektrik sistemlerindeki akımdır kaybolmaz, basınç ise voltajdır uzaklaştıkça azalır.

[argeman]

  Keşke daha önce sorsaymışım: )Size çok teşekkür ederim,fakat 2. ve 3. sorularımı biraz açmak istiyorum tabi vaktiniz oldukça,

Tarla ilaçlama makinalarında kullanılan 3 membranlı ve hareketini traktör kuyruk milinden alan dakikada 150 litre veren ve  540devir sabit hızda dönen bir pompa kullanılıyor,bu pompanın çıkışı bir basınç kumandasına geliyor ve kumandada bir manometre bağlı ,ordaki basınç ayar topuzunu 20 Bara ayarlayıp püskürtme nozzle larına giden vanaları açtığımızda basınç düşüyor(örnek 5Bar),bu arada bu kumandadan bir hortumla depoya geri dönüş yolu var,buraya kadar normal,ve bu 5 barda ben nozzle lardan dakikada 20 lt su alıyorum,basıncı 10bara ayarladığımda 35 lt ye yükseliyor,bu sistemde basınç arttığında debide artmış oluyor yani doğru orantı,fakat nette yaptığım araştırmalar hep çoğunlukla ters orantı şeklindeydi kafamı bu karıştırdı.

3. sorumda ise çok güzel açıklamışsınız fakat burdaki hortum yada boru mesafesi 50 mt değilde 5 mt olsaydı manometrede gördüğüm 10 Barı yine 5 metre hortum ucuna kayıplı mı giderdi,yada kaç hortum çapı sabit kalmak kaydıyla kaç metre sonra bu basınç düşer?bunun hesabı vardır mutlaka ama ben bilmiyorum,basıncımız 10 Bar olsun,boru çapımız 20 mm olsun,mesafemiz 5 metre olsun(yatay şekilde)

[apsis]

Bir bahçe hortumu düşün. Bu hortumun ucunu elinle kıstığında suyun bu noktadaki hızı artar basıncı düşer. Dikkat edilmesi gereken nokta burada su tazyik geldiği için basıncın arttığı kanısına varılmamalıdır.
Bir diğer husus ucu açık sistemlere manometre bağlamak doğru değildir. Bu tür sistemlerde hacimsel debiye ve kütlesel debiye bakılır.
Başka bir husus hortumun çapı, malzemesi,eklemler, dönüşler ve eğimlerden kaynaklanan kayıplar vardır ve bunlar hesaba katılır ve pompa debisi ve buna bağlı olarak gücü seçilir. Aynı zamanda bunları hesaplarken kavitasyon faktörü de göz önüne alınır(Eğer boru metal ise)
Boru hesaplarda boru iç çapı çıkar. Daha sonra basıncına bağlı olarak hortum veya borunun et kalınlığı mukavemet hesabıyla kolaylıkla belirlenir.

[engerex]

Sıvılar için : Boru çapı 50mm den 5mm ye indiğini ve suyun tazyikle fışkırdığını düşün. Burada boru alanları  farklı rağmen olmasına rağmen debi farklıdır. Çünkü ikisinden de birim zamanda geçen sıvı miktarı eşittir. Dar kesitte sıvı daha hızlı hareket etmeye mecburdur. Fışkırma sebebi de budur. Musluğu kıstığımızda bunu farketmememizin sebebi conta kısmından sonra suyun geçtiği alanın tekrar genişlemesi ve hızon düşmesi.

[DaRt]

Tarla ilaçlama makinası pompasının durumu şu. Yukarıda pozitif deplasmanlı pompalardan bahsetmiştim. Membranlı pompalarda pozitif deplasmanlı (diğer bir deyişle sabit hacim pompaları, yani her bir çevrimde aynı hacimde iş yapan pompalar) pompa olarak değerlendirilir. Bu tip pompalarda pompa devri ile pompa debisi doğru orantılı olarak artar. Şimdi basıncı belirleyen şeyin direnç olduğunu biliyoruz. Direnç aynıyken basıncı arttırmak istiyorsak  debiyi arttırmalıyız çünkü direnç aynı zamanda akış hızının yani debinin fonksiyonu. Yani siz basıncı arttırdığınızda aslında pompa devrini arttırıyorsunuz. Pozitif deplasmanlı pompa olduğundan devirle beraber debi de artıyor dolayısı ile hız yani direnç yani basınç artıyor. Bu durumda hem basınç hem debi artıyor. Ancak santrifüj pompa olsaydı durum tamamen farklı olacaktı.


3. soru için detay. Bunların hepsinin hesapları var. Burada basınç düşümünü etkileyen faktörler çok sayıdadır. Aktarılacak sıvının viskozitesi, boru içi akış hızı, boru içi yüzey kalitesi, boru malzemesi, dirsek te flanş vb parçalar.  Bunlar hepsi tek tek hesaplanarak toplam bir basınç kaybı bulunur ve buna göre pompa seçilir. Bunlar işimin bir parçası çok sık olmasa da bu hesapları yapıyorum. Ne kadar metrede basınç düşer sorusu doğru bir soru değil. Teorik olarak her bir mm de basınç düşer ama bu düşüş çok az olur. http://www.dizayngrup.com/surtunme-kaybi-hesap-programi.aspx linkte otomatik hesap modülü var. buradan debi ve boru çapına göre basınç kaybı hesabı yapabilirsiniz.

Ek: ilaçlama makinasında kumanda panelinde basınç ayar valfi olmadığı varsayımıyla cevapladım. Eğer basınç ayar valfi varsa basıncı artırmak için devri arttırmaya gerek kalmadan basınç artacaktır. Bu durumu yarın yazarım.

[argeman]

Tüm arkadaşlarıma özellikle Dart hocama çok teşekkür ederim,çevremde onlarca kişiye sorduğum ve tam anlamıyla cevap alamadığım sorulara cevap buldum,evet Dart hocam kumandada basınç ayar valfi var basıncı ordan ayarlıyoruz,verdiğiniz link çok işime yaradı,dahada fazla yazmak isterseniz zevkle okurum:)Saygılar,iyigeceler.

[apsis]

@DaRt hocam, basınç debi ilişkisi statik ve dinamik şeklinde iki konuda incelenir. Statikte basınçla hız ters orantılı olup dinamikte doğru orantılıdır. Musluk sistemleri için statik durum geçerlidir ancak sistemin ucu kapalıysa ve sonuçta bir mekanik ekipmana hareket verilşyorsa dinamikden bahsedilir (örneğin hidrolik silindirler gibi)
Başka bir husus da eğer akışkan sıkıştırılabilir ise(gazlar) Dirence bağlı olarak akış basınçlanır. Kompasörlerden açıklamak gerekirse, kompresörler havayı dar bir kanaldan geçirip sıkıştırırlar ve tanka doldurulur sonuçta gaza hem hız hem de basınç kazandırılmış oldu.

[xream]

Argeman internetten okuduğun bilgiler doğru debi artıkça hız artar ve basınç azalır basınç artıkça debi azalır. Fakat sen nozul üzerinden püskürtme yapıyorsun. Nozullar her basınç belli miktarda sıvı çıkışına izin verirler. Nozul olan sistemlerde debi kontrollü için sistem basınçı takip edilir. Her basınç değeri için nozul ne kadar sıvı çıkışı yapacağı üretici tarafından verirler ve nozul seçimi bu şekilde yapılır.