A Magyar Mérnök- és Építész-Egylet Közleményének Havi Füzetei, 1923 (1. évfolyam, 1-6. szám)

1923-01-01 / 1-3. szám

A MAGYAR MÉRNÖK-ÉS ÉPÍTÉSZ-EGYLET KÖZLÖNYÉNEK HAVI FÜZETEI I. ÉVFOLYAM. 1—3. SZÁM szerkeszti: fejér gyula 1923 JANUÁR—MÁRCIUS Energiaátvitel váltóáramú folyadék­­oszlopokkal. LITTERÁTI VÁGÓ PÁL: Váltóáramú folyadékoszlopok mozgása rugalmas lengéstüne­mény. — Forgattyús hajtású dugattyúval gerjesztett csőhullámok törvényei. — A csőhullám úgy viselkedik, mint nyilt vezetékben lengő elektromos áram. — Rezonancia. — Folyadékkondenzáto­­rok és önindukciók okozta fáziseltolás. — Az erőátvitel számí­tása és gyakorlati példái. — A Dorman-kalapács. — A folyadék­rugalmasság elvén alapuló gépek energiagazdasági előnyei. — A folyadék ideális rugó. — Rugalmas állapotváltozások folyadé­kokban kompressziómeleg és hiszteretikus veszteségektől mente­sek. — A hullámterjedés sebességét a vezeték fajlagos kapaci­tása és önindukciója az elektromos hullámsebesség analógiája szerint határozza meg. — Az eredmény All­évi hidrodinamikai törvényével identikus. — Csőhullámok csillapodása. — Az akció­sugár számítása. A technikai gyakorlatban napjainkig elterjedt felfogás a folyadékokat összenyomhatatlannak (rugalmatlannak) te­kinti és ez a felfogás eddig hydrogének tervezésénél álta­lános irányelv volt. Ámbár a fajlagos összenyomható­­ság (deformáció) a Hoog-törvény szerinti együtthatója számos folyadéknál már régebben ismeretes volt, ezeknek az együtthatóknak kis értéke megszokottá tette az össze­­nyomhatatlanságról vallott gyakorlati nézetet. Ily körül­mények között csak későn törhetett utat magának annak felismerése, hogy a folyadékrugalmasság célszerűen alkal­mazható mechanikai munka átvitelére. Az összenyomhatatlanság dogmája első ízben a hosszú turbinatápvezetékek hirtelen lezárását kísérő lökések szá­mításánál bizonyult tarthatatlannak. L. All­évi alapvető munkája óta (Theoria generale del moto perturbato dell’ aequa nei tubi in pressione 1903) bebizonyított tény, hogy a hosszú csőben áramló folyadékban a csővezeték el­zárásakor fellépő nyomásváltozás egy a folyadék és a csőfal együttes rugalmasságából előálló lengési tünemény, amely a csővezeték hosszában közel a hangterjedés sebes­ségével halad. Ezeknek a rugalmas folyadékhullámoknak energiaátviteli (motorikus) célokra való alkalmazása azóta új fejezetet nyit meg a hydraulikában és tudomásom sze­rint ennek eszméje G. Constantinescu-tól származik (lásd az 5152. sz. ang. szabadalmat 1913 febr. 28-ról, illetve a 9029. sz.-t 1913 ápr. 17-ről: Improvements in hydraulic Transmission), aki W. Haddon gyáros, illetve a W. H. Dorman & Co. Ltd. Stafford, England, cég által támogatva, az első rugalmas folyadéklengésekkel működésben tartott motorokat és a pneumatikus rendszerekkel szemben számos előnyt felmutató kőfúrókat, szegecselőket és bányagépeket hozta forgalomba. A Constantinescu-Haddon felfedezte új iparágról az első nyilvános híradást a Bulletin Technique du Bureau Veritas 1920 ápr. száma és ennek alapján a Z. V. D. I. 1921. évf. 13. száma hozza, anélkül azonban, hogy ez úttörő mun­kák alapvető fizikai elveiről elégséges felvilágosítást nyúj­tana. Ez a körülmény a kérdés teljesen téves értelmezésére vezetett, olyannyira, hogy ugyancsak a Z. V. D. I. egyik későbbi számában Bachrach tollából egészen laikus cikk jelenhetett meg, amelyben a szerző e lengéstünemények létét egyenesen kétségbe vonja. E kérdés tisztázatlan volta arra indít, hogy, tekintve az e téren már a legközelebbi jövőben várható gyakorlati eseményeket, a váltóáramú folyadékvezetékek dynamikáját smertessem és ezúttal azt a már Constantinescu által is észrevett meglepő analógiát kimutassam, amely a váltó­áramú folyadék és elektromos erőátvitel természetében megnyilatkozik. Az alapvető kérdés a következő: a H hosszúságú, D állandó átmérőjű és d falvastagságú, folyadékkal teljesen telt vízszintes cső az F (fogadó) oldalán a hosszirány merőlegesében merev fallal és ezzel szemben α­­ (küldő) oldalán 1 sugarú forgattyúval mozgatott dugattyúval el van zárva. (1. ábra.) Feladatunk megállapítani a folyadékoszlop mozgástüneményeit kísérő nyomásváltozásokat, tetszőleges időben és a cső tetszőleges helyén, abban az esetben, ha a dugattyút állandó forgattyúcsap sebességgel periodikus mozgásban tartjuk. Feltesszük, hogy a tömítetlenségi veszteségeket az s visszacsapó szelep segélyével ps állandó tápnyomással pótoljuk úgy, hogy ps tápnyomás a p változó feszültség alsó határét alkossa; feltesszük még, hogy a t о kezdő pillanatban hydrodynamikai egyensúly uralkodott és az о helyzetben levő dugattyúnak a csőhöz viszonyított sebes­sége nulla volt. Ezen az о helyzeten áthaladva, a dugattyú a löket kezdő fázisában a nyíl értelmében gyorsuló mozgással nyomul a csőbe; előnyomulása folytán közvetlenül a dugattyú előtti folyadékrétegekben nyomásnövekmény áll elő, amely a cső hosszirányában a hullámterjedés megállapítandó állandó a sebességével terjed. Bevezető számításainkat azzal a kikötéssel egyszerűsítjük, hogy vizsgálataink t pil-1. ábra. Váltakozó áramú folyadékoszlop mozgástüneményei.­lanatában a nyomáshullám küszöbe az F falat még el nem érte, hogy tehát f-­—. a Vezessük be még az alábbi jelöléseket és számpél­dáinkhoz a m kg, sec. egységeket. E a csőfal rugalmassági tényezője, ρ a folyadék rugalmassági tényezője, ß a folyadék fajlagos térfogatváltozása p­ 1 at. nyomásnövekmény esetén, T a folyadék fajsúlya, c a változó folyadéksebesség tetszőleges keresztmetszet­ben és időben, p a változó folyadéknyomás tetszőleges keresztmetszet­ben és időben. Az állapotváltozás jellemzésére koordinátarendszerünk X tengelyéül a csőhossztengelyét és a mozgás pozitív irá­nyának a dugattyúsebesség­i irányát választjuk. Valamely tetszőleges x távolságban választot­­dx hosszú­ságú elemi folyadékhenger sebesség változását megálla­pító dynamikai alaptörvény szerint e folyadékelem tömege “dx és gyorsulásának­^­szorzata egyenlő az ezt az elemet gyorsító erővel, tehát 1. 0% „ d ”T~ T dx ~dT DFг a% 4 ' P~~4~ ahol .4 p az AB metszetre és

Next