פֿאַרשטיין די פּרינציפּן פֿון פֿליסיגע מאַשינערי
פליסיק מעכאניק איז א קריטישער זייל אין דער וועלט פון אינזשעניריע, ספעציעל אין מעכאנישער, כעמישער און ציווילער אינזשעניריע. כמעט יעדער סעקטאר פון מאדערנער אינדוסטריע איז אויסגעשטעלט צו פליסיקייטן - סיי פליסיקייטן און סיי גאזן - פון ריינע וואסער פארשפרייטונג און עלעקטריע דזשענעריישאַן ביז קיל סיסטעמען און פאבריק פּראָדוקציע פּראָצעסן. אבער, כדי פליסיק מעכאניק זאל ארבעטן עפעקטיוו, דארפן מיר פארשטיין זייערע גרונט פּרינציפּן: ווי פליסיקייטן פליסן, ווי ענערגיע ווערט איבערגעפירט, און ווי כוחות ווירקן אינעם סיסטעם. דער ארטיקל דיסקוטירט קורץ אבער אויספירלעך די פּרינציפּן פון פליסיק מעכאניק, ניצנדיק צוגענגלעכע שפּראַך.
וואָס איז פליסיק אינזשעניריע?
בכלל, פליסיק מאשינען זענען דעווייסעס וואָס אינטעראַקטירן מיט פליסיקייטן צו קאָנווערטירן ענערגיע, באַוועגן פליסיקייטן, אָדער רעגולירן פלוס באדינגונגען. פליסיק מאשינען ווערן געוויינטלעך צעטיילט אין צוויי ברייטע גרופּעס:
1. קראַפט מאַשינען: דעוויסעס וואָס פּראָדוצירן מעכאַנישע ענערגיע פון פליסיק ענערגיע, למשל וואַסער טורבינען (הידראַוליק טורבינען) און דאַמף טורבינען.
2. פליסיקייט באוועגנדיקע מאשינען: דעווייסעס וואס צושטעלן ענערגיע צו פליסיקייטן כדי זיי זאלן קענען באוועגן אדער ענדערן זייער דרוק, למשל פאמפעס, קאמפרעסארן און ווענטילאטארן.
דער הויפּט אונטערשייד צווישן די צוויי ליגט אין דער ריכטונג פון ענערגיע איבערפיר: טורבינעס נעמען ענערגיע פון דער פליסיקייט, בשעת פּאָמפּעס/קאָמפּרעסאָרן לייגן צו ענערגיע צו דער פליסיקייט.
גרונטלעכע אייגנשאפטן פון פליסיקייטן און זייערע אימפליקאציעס
פליסיקייטן האבן אייגנשאפטן וואס אונטערשיידן זיי פון פעסטע מאטעריאלן. פליסיקייטן קענען נישט אויסהאלטן שער-קראפטן אין רו; אלס רעזולטאט, פארפארמען זיי זיך כסדר צו פאסן צו זייער קאנטעינער. צוויי אייגנשאפטן וואס זענען באזונדערס וויכטיג אין דער אנאליז פון פליסיק-מעכאניק זענען:
– געדיכטקייט (ρ): באַשטימט וויפיל מאַסע אַ פליסיקייט האט פּער איינהייט באַנד. געדיכטקייט אַפעקטירט גלייך די קראַפט, דרוק און ענערגיע וואָס די פליסיקייט טראָגט.
– וויסקאָסיטי (μ): אַ מאָס פֿון דער "דיקקייט" פֿון אַ פֿליסיקייט, וואָס אַפֿעקטירט די רייַבונג־פֿאַרלוסטן בעתן פֿלוס. הויכע וויסקאָסיטי (למשל, אויל) פֿאַראורזאַכט אַ גרעסערן פֿלוס־קעגנשטאַנד ווי וואַסער.
דערצו, אין גאזן, איז קאמפרעסיביליטי א וויכטיגער פאקטאר: ענדערונגען אין דרוק קענען פאראורזאכן ענדערונגען אין געדיכטקייט, אזוי אפעקטירנדיק די פאָרשטעלונג פון קאמפרעסארן, גאז טורבינעס און גאז רער סיסטעמען.
דרוק און פּאַסקאַלס געזעץ
אין אַ פליסיקייט אין רו, איז דער שליסל באַגריף דרוק. דרוק איז די קראַפט פּער אַפּאַראַט שטח, און אין אַ פליסיקייט אין רו, אַקט דרוק אין אַלע ריכטונגען. פּאַסקאַל'ס געזעץ זאָגט אַז דרוק וואָס ווערט אָנגעווענדט צו אַ פליסיקייט אין אַ באַגרענעצטן אָרט ווערט איבערגעגעבן גלייך אין אַלע ריכטונגען. דער פּרינציפּ איז דער יסוד פֿאַר דער אָפּעראַציע פון הידראַולישע סיסטעמען ווי הידראַולישע דזשעקס, הידראַולישע ברעיקס פֿאַר וועהיקלעך, און פּרעסן.
אין פליסיק מעכאניק, פארשטייט מען נישט דרוק ביי רו. ווען פליסיקייטן פליסן, אינטעראַקטירט דרוק מיט גיכקייט און הייך - וואָס ווערט עלעגאַנט צוזאַמענגעפאַסט דורך בערנולי'ס גלייכונג.
קאָנטינויִטעט: קאָנסערוואַציע פון מאַסע אין פלוס
דער ערשטער יסודותדיקער פרינציפ אין פליסיקער באוועגונג איז די קאנטינעואיטעט גלייכונג, וואס איז די קאנסערוואציע פון מאסע. פשוט געזאגט, פאר א שטענדיגן פלוס אין א רער:
– אויב די קראָס-סעקשאַנאַל שטח פאַרקלענערט זיך, פאַרגרעסערט זיך די לויפן גיכקייט.
– אויב די קראָס-סעקשאַנאַל שטח וואַקסט, פאַרקלענערט זיך די שטראָם-געשווינדיקייט.
פּראַקטיש, דערקלערט דאָס פּרינציפּ פאַרוואָס אַ נאָזל קען פאַרגרעסערן די גיכקייט פון אַ וואַסער שפּריץ, אָדער פאַרוואָס אַ ווענטורי מעטער קען געניצט ווערן צו מעסטן די לויפן קורס באַזירט אויף דרוק אונטערשיידן.
בערנולי'ס גלייכונג: קאנסערוואציע פון ענערגיע אין שטראם
דער נעקסטער שליסל-פרינציף איז בערנולי'ס גלייכונג, וואס זאגט אז אין א אידעאלן שטראם (פריקשאן און אן מאטארן), איז די מאס ענערגיע פער איינהייט וואג פון פליסיקייט קאנסטאנט צוזאמען דעם שטראם. די ענערגיע באשטייט פון:
1. דרוק ענערגיע
2. גיכקייט (קינעטישע) ענערגיע
3. הייך ענערגיע (פּאָטענציאַל רעכט צו גראַוויטאַציע)
אין פליסיק אינזשעניריע פּראַקטיק, ווערט בערנולי גענוצט צו פֿאַרשטיין פֿענאָמענען ווי דרוק פֿאַל ביי פֿאַרענגונגען אין רערן, פליסיק לײַב מיט הייך אונטערשיידן, און איז די באַזע פֿאַר דער אַנאַליז פֿון פֿילע פֿלוס מעסטונג אינסטרומענטן.
אבער, עכטע שטראָמען האָבן שטענדיק רייַבונג. דעריבער, דאַרף מען מאָדיפיצירן די בערנולי גלייכונג דורך צולייגן קאָפּ-פאַרלוסטן און פּאָמפּע- אָדער טורבינע-אַרבעט.
קאָפּ, מאַכט, און עפעקטיווקייט אין פליסיק מאשינען
דער טערמין קאָפּ ווערט אָפט גענוצט אין פליסיק מעכאַניק, ספּעציעל פּאָמפּעס און טורבינעס. קאָפּ קען פֿאַרשטאַנען ווערן ווי "ענערגיע פּער איינהייט וואָג" אויסגעדריקט אין מעטער. למשל:
– די פּאָמפּע פֿאַרגרעסערט דעם קאָפּ כּדי די פֿליסיקייט זאָל קענען ארויפגיין אָדער איבערקומען די רייַבונג־פֿאַרלוסטן.
– די טורבין נעמט קאָפּ צו פארוואנדלען עס אין מעכאנישע קראַפט אויף דער שאַפט.
די הידראַולישע קראַפט פֿאַרבונדן מיט אַ פֿלוס איז בכלל אָפּהענגיק פֿון דער אויסלאָז (Q), געדיכטקייט (ρ), גראַוויטאַציאָנעלער אַקסעלעראַציע (g), און קאָפּ (H). דאָס פֿירט אײַן דעם באַגריף פֿון עפֿיקאַציע, ווײַל נישט אַלע ענערגיע ווערט געראָטן קאָנווערטירט אין נוצלעכער רעזולטאַט. עפֿיקאַציע קען פֿאַרמינערט ווערן צוליב ליקאַדזש, אינערלעכע רייַבונג, טורבולענץ, און מעכאַנישע פֿאַרלוסטן ווי למשל לאַגער רייַבונג.
פלוס פארלוסטן: רייַבונג און טורבולענץ
אין עכטע סיסטעמען, זענען ענערגיע פארלוסטן אן אספעקט וואס מען קען נישט איגנארירן. עס זענען דא צוויי הויפט טיפן פארלוסטן:
1. גרויסע פארלוסטן: פּאַסירן לענגאויס די רער צוליב רייַבונג צווישן די פליסיקייט און די רער ווענט.
2. קליינע פארלוסטן: פּאַסירן אין פיטינגז ווי בייגן, ווענטילן, דזשוינץ, פּלוצעמדיקע יקספּאַנשאַן אָדער פּלוצעמדיקע קאָנטראַקציע.
די פארלוסטן ווירקן אויף די אויסוואל פון די פאמפ, די גרייס פון די רער, די ענערגיע פארברויך, און אפילו די אפעראציע קאסטן פון די סיסטעם. דעריבער, א גוטער פלוסיג סיסטעם פלאן באלאנסירט שטענדיג די אינוועסטירונג (למשל, גרעסערע רערן) מיט די אפעראציע קאסטן (פאמפ ענערגיע).
ערשטיקע פליסיק מאשינען: פּאָמפּעס, קאָמפּרעסאָרן און טורבינעס
1. פּאָמפּע
פּאָמפּעס ווערן גענוצט צו באַוועגן פליסיקייטן פון נידעריקן דרוק צו העכערן דרוק. געוויינטלעכע טיפּן פּאָמפּעס זענען:
– צענטריפוגאַל פּאָמפּעס: ברייט געניצט צוליב זייער פּשוטער קאַנסטרוקציע און זענען פּאַסיק פֿאַר גרויסע אָפּזאָגן.
– פּאָזיטיווע דיספּלייסמאַנט פּאָמפּע: פּאַסיק פֿאַר הויך דרוק און קלענערע לויפן ראַטעס, למשל פּיסטאָן פּאָמפּעס אָדער גאַנג פּאָמפּעס.
די פּאָמפּע אויסוואַל דעפּענדס אויף די לויפן קורס, קאָפּ, פליסיק טיפּ, און אַפּערייטינג באדינגונגען וואָס זענען דארף.
2. קאָמפּרעסאָר און ווענטילאַטאָר
פֿאַר גאַזן, זענען פליסיק טראַנספער דעוויסעס געוויינטלעך:
– ווענטילאַטאָר (פאָכער) פֿאַר קליינע דרוק פאַרגרעסערונגען,
– בלאָזער פֿאַר מיטל דרוק,
– קאָמפּרעסאָר פֿאַר הויך דרוק.
קאמפרעסארן ווערן גענוצט אין קילקייט, פּנעוומאַטישע סיסטעמען, גאַז טורבינעס און כעמישע פּראָצעסן. אַנאַליז איז מער קאָמפּליצירט ווייל גאַזן טוישן געדיכטקייט לייכט.
3. טורבין
טורבינעס פארוואנדלען פליסיקע ענערגיע אין מעכאנישע ענערגיע. וואסער טורבינעס (ווי למשל פעלטאן, פרענסיס, און קאפלאן) ווערן אויסגעקליבן באזירט אויף הויך-הויך און שטראם-ראטע. פארע און גאז טורבינעס ווערן געווענליך גענוצט אין קראפטווערק ווייל זיי קענען פראדוצירן גרויסע מאסן קראפט מיט הויכער עפעקטיווקייט אונטער געוויסע באדינגונגען.
קעסימפּולאַן
פֿאַרשטיין די פּרינציפּן פֿון פֿלוס־מעכאַניק מיינט פֿאַרשטיין ווי פֿלוסן טראָגן מאַסע, מאָמענטום און ענערגיע – און ווי מאַשינען נוצן אָדער לייגן צו די ענערגיע. די גרונט־פֿונדאַמענטן שליסן איין די גרונט־אייגנשאַפֿטן פֿון פֿלוסן, דרוק און פּאַסקאַלס געזעץ, די קאָנטינעויטעט־גלייכונג, בערנוליס גלייכונג, די קאָנצעפּטן פֿון קאָפּ און עפֿיקאַציע, און פֿלוס־פֿאַרלוסטן. מיט דעם יסוד קענען מיר אַנאַליזירן און פּלאַנירן זיכערערע, מער ענערגיע־עפֿיקטיווע און מער פֿאַרלעסלעכע סיסטעמען – צי פֿאַר ריין־וואַסער־אינסטאַלאַציעס, אינדוסטריעלע קיל־סיסטעמען אָדער גרויס־מאָסשטאַביקע קראַפֿטווערק. די פּרינציפּן זענען נישט בלויז טעאָרעטיש, נאָר זייער רעאַל אין יעדן פֿלוס וואָס מיר טרעפֿן יעדן טאָג.
