वाल्व की खुलने की मात्रा एवं प्रवाह-दबाव-गति के बीच संबंध
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मैं मशीनरी विषय का विद्यार्थी हूँ; मुझे सेंट्रीफ्यूजल कंप्रेसरों के लिए आवश्यक तेल सप्लाई करने वाली सुव उनमें से कुछ वाल्वों में दबाव संबंधी समस्याओं के बारे में लंबे समय तक सोचने के बाद भी कोई समाधान नहीं मिल पाया। शायद तरल पदार्थों से संबंधित विषयों को ठीक से नहीं सीखा गया है, इसलिए मैं सभी से सलाह मांग रहा ह जब वाल्व का खुलने का कोण बढ़ जाता है, तो वाल्व को कार्य करने हेतु आवश्यक ऊर्जा कम हो जाती है; दूसरे शब्दों में, वाल्व पर लगने वाला दबाव भी कम हो जाता है। यदि वाल्व के सामने का दबाव स्थिर रहे, तो वाल्व के पीछे प्रवाह एवं दबाव दोनों ही बढ़ जाएंगे। 2. जब वाल्व का खुलने का कोण बढ़ता है, तो प्रवाह-दर भी बढ़ जाती है; तेल का स्थिर दबाव गतिज दबाव में परिवर्तित हो जाता है। स्थिर दबाव में कमी (उच्च प्रवाह गति पर दबाव कम होता है), यह तरल पदार्थों संबंधी बर्नौली समीकरण के आधार पर प्राप्त होता है। 3. दोनों निष्कर्ष विपरीत हैं; पहला निष्कर्ष निश्चित रूप से सही है। दूसरे बिंदु से जुड़ी गलतियों के बारे में मेरे पास दो विचार हैं। पहला तरीका यह है कि जब वाल्व की खुलने की मात्रा बढ़ती है, तो वह दो अलग-अलग सिस्टमों का हिस्सा बन जाता है; ऐसी स्थिति में बर्नौली समीकरण का उपयोग नहीं किया जा सकता। केवल उसी समय, वाल्व के आगे एवं पीछे की स्थितियों में ही बर्नौली समीकरण लागू होता है। जब वाल्व के आगे एवं पीछे का प्रवाह-दर समान होता है, एवं क्षेत्रफल भी समान रहता है, तो वहाँ प्रवाह-गति भी समान होती है। इसलिए गतिज दबाव भी समान ही रहता है; जबकि वाल्व के कारण स्थिर दबाव में कमी आ जाती है। दूसरा विचार यह है कि वाल्व के खुलने/बंद होने के दौरान बर्नौली समीकरण का उपयोग किया जा सकता है। जब वाल्व खुलता है, तो प्रवाह दर बढ़ जाती है, गति भी बढ़ जाती है, जिससे दबाव कम हो जाता है। लेकिन साथ ही, वाल्व खुलने से दबाव-हानि कम हो जाती है, इसलिए दबाव फिर से बढ़ जाता है। इस ऊपर-नीचे होने वाले परिवर्तन में दबाव में होने वाली वृद्धि ही निर्णायक भूमिका निभाती है। (मुझे सटीक सूत्र नहीं पता, लेकिन मुझे लगता है कि गति के कारण होने वाली दबाव-हानि, दबाव-वृद्धि की तुलना में बहुत ही कम होती है; इसलिए दबाव में होने वाली वृद्धि/कमी दबाव-हानि के कारण ही होती है, और अंतिम परिणाम दबाव में वृद्धि ही होता है।)4. पंप के निकास बिंदु पर का दबाव, सिस्टम में मौजूद प्रतिरोधों के कारण ही निर्धारित होता है। यदि पंप के निकास बिंदु पर स्थित वाल्व बंद हो जाता है, तो पंप के निकास बिंदु पर का दबाव बढ़ जाता है। लेकिन साथ ही, वाल्व को चलाने हेतु आवश्यक ऊर्जा भी बढ़ जाती है। तो, वाल्व के पीछे का दबाव कैसे बदलता है? बातें अस्पष्ट हैं, कृपया सभी महोदयों से मार्गदर्शन च
मेरी समझ भी पूरी तरह सही हो, इसका दावा तो मैं नहीं कर सकता; बस मैं अपनी ही राय बता रहा हूँ। आपका मतलब है कि दूसरा विचार मूल रूप से तथ्यों के अनुरूप नहीं है। मेरे विचार से, बर्नौली समीकरण का मूल सिद्धांत ऊर्जा-संरक्षण है। लेकिन जब वाल्व को कम खोला जाता है, तो पूरी प्रणाली में प्रतिरोध बढ़ जाता है, जिससे ऊर्जा कम हो जाती है। ऐसी स्थिति में बर्नौली समीकरण लागू नहीं हो पाता।
क्या इसी आधार पर यह कहा जा सकता है कि “वेंट्स” में “एक सौ विशेषताओं वाला वक्र” क्यों होता है?
इस पोस्ट को अंतिम बार HEJIYUER द्वारा 2016-4-12 00:15 पर संपादित किया गया। ऑटोमेटिक वाल्व लगाने का उद्देश्य, पाइपलाइन में होने वाले दबाव-परिवर्तनों की भरपाई करना है। नियंत्रण वाल्व की खुलने की मात्रा को बदलकर (अर्थात् वाल्व के स्वयं के प्रतिरोध गुणांक को बदलकर), नियंत्रण संबंधी मापदंडों को निर्धारित मान पर लाया जा सकता है। पहले प्रक्रिया-संबंधी मापदंडों में परिवर्तन होता है, उसके बाद ही नियंत्रण वाल्व “अनुसरण करता है”**; यह तो क्रम/क्रमिकता संबंधी मुद्दा है। बर्नौली समीकरण, स्थिर अवस्था में दबाव वितरण की गणना करता है; जबकि नियंत्रण वाल्व, प्रक्रिया संबंधी मापदंडों में होने वाली त्रुटियों को “सुधारने” हेतु प्रयोग में आता है। पेट्रोल पंपों के डिज़ाइन में, प्रेशर-कंट्रोल्ड PIC (या PCV) का उपयोग पंप से निकलने वाले तेल के दबाव को स्थिर रखने हेतु किया जाता है। आप यह चाहते हैं कि उपयोगकर्ताओं की संख्या में परिवर्तन होने पर भी पंप से निकलने वाले तेल का दबाव स्थिर ही रहे – अर्थात् आपके द्वारा निर्धारित मान पर ही। 1. यदि मशीन को आवश्यक प्रवाह-दर बढ़ जाती है (यह मशीन की आवश्यकता है), तो निकासी दबाव कम हो जाता है। ऐसी स्थिति में, PIC स्वचालित रूप से नियंत्रण वाल्व को खोल देता है; इससे नियंत्रण वाल्व का प्रतिरोध-गुणांक कम हो जाता है, जिससे पूरी पाइपलाइन में होने वाला प्रतिरोध भी कम हो जाता है। इस प्रकार “बढ़ी हुई प्रवाह-दर” की स्थिति में भी पाइपलाइन में होने वाला प्रतिरोध संतुलित रहता है (बर्नौली समीकरण के आधार पर)। जब नई प्रवाह-दर एवं निकासी दबाव लगभग संतुलित हो जाते हैं, तो नियंत्रण वाल्व और नहीं खुलता। 2. यदि मशीन का ऑयल फिल्टर बंद हो जाए, तो आउटपुट पर ऑयल का दबाव बढ़ जाएगा। ऐसी स्थिति में PIC, दबाव को कम करने हेतु वाल्व को छोटा कर देता है। क्योंकि PIC, प्रवाह-दर की परवाह किए बिना, केवल आउटपुट पर होने वाले दबाव को ही नियंत्रित करता है। यह एक बहुत ही खतरनाक स्थिति है। 3. यदि मैं आउटगोइंग नियंत्रण हेतु “फ्लो-एफआईसी” का उपयोग करूँ, तो 1 की स्थिति में वाल्व सिकुड़ जाएगा; क्योंकि इसका सेटिंग मान तो प्रवाह-दर ही है, और प्रवाह-दर को स्थिर रखना ही आवश्यक है। लेकिन 2 की स्थिति में, नियंत्रण वाल्व स्वचालित रूप से खुल जाता है। विश्लेषण 1, 2, 3 के आधार पर, पेट्रोल पंपों में हम दबाव को ही नियंत्रित करते हैं; जबकि प्रवाह-दर को तो मशीन ही तय करती है – वह अपनी आवश्यकताओं के अनुसार ही प्रवाह-दर निर्धारित करती है। इसके लिए नियंत्रण वाल्वों का उपयोग करके प्रतिरोध-गुणांक को समायोजित किया जाता है। बर्नौली समीकरण में, प्रवाह दर एवं दबाव-हानि दो चर हैं; आप केवल एक ही पैरामीटर को नियंत्रित कर सकते हैं (या तो दबाव, या प्रवाह दर), दूसरे पैरामीटर को तो छोड़ना ही पड़ता है। सेंट्रीफ्यूगल पंपों के नियंत्रण हेतु भी यही नियम लागू होता है; पंप की संचालन वक्र-रेखा ही इसका निर्धारण करती है।
बहुत-बहुत धन्यवाद, आपने बहुत ही विस्तार से बताया। ईंधन स्टेशनों में, मशीनों की आवश्यकताओं के कारण प्रवाह-दर में परिवर्तन होता है; इस परिवर्तन के कारण मुख्य पाइपलाइनों में दबाव में भी परिवर्तन हो जाता है। ऐसी स्थिति में, नियंत्रण वाल्व स्वचालित रूप से अपना खुलने का स्तर बदल देता है, ताकि दबाव स्थिर बना रहे। एक और बात जिसे मैं ठीक से नहीं समझ पा रहा हूँ, वह यह है कि क्या वाकई में पोर-प्लेट, दबाव को बढ़ाने में मदद करती है? आमतौर पर, जब लुब्रिकेंट सप्लाई लाइन में दबाव कम होता है, तो वहाँ छिद्र-प्लेटें लगाई जाती हैं। लेकिन मेरी समझ के अनुसार, छिद्र-प्लेटें बैक-प्रेशर को बढ़ा देती हैं; इससे केवल छिद्र-प्लेट के सामने का दबाव ही बढ़ता है। इस कारण छिद्र-प्लेट के सामने वाले दबाव-मापक यंत्र में दबाव पर्याप्त दिखाई देता है। जबकि छिद्र-प्लेट के पीछे स्थित लुब्रिकेंट सप्लाई लाइन में दबाव बढ़ता नहीं, बल्कि दबाव-हानि के कारण वह थोड़ा कम हो जाता है। क्या पोर-प्लेट में कुछ ऐसे सिद्धांत हैं, जिनके बारे में मुझे पता नहीं है?
मैं मशीनरी विषय का विद्यार्थी हूँ; मुझे सेंट्रीफ्यूजल कंप्रेसरों के लिए आवश्यक तेल सप्लाई करने वाली सुव उनमें से कुछ वाल्वों में दबाव संबंधी समस्याओं के बारे में लंबे समय तक सोचने के बाद भी कोई समाधान नहीं मिल पाया। शायद तरल पदार्थों से संबंधित विषयों को ठीक से नहीं सीखा गया है, इसलिए मैं सभी से सलाह मांग रहा ह जब वाल्व का खुलने का कोण बढ़ जाता है, तो वाल्व को कार्य करने हेतु आवश्यक ऊर्जा कम हो जाती है; दूसरे शब्दों में, वाल्व पर लगने वाला दबाव भी कम हो जाता है। यदि वाल्व के सामने का दबाव स्थिर रहे, तो वाल्व के पीछे प्रवाह एवं दबाव दोनों ही बढ़ जाएंगे। 2. जब वाल्व का खुलने का कोण बढ़ता है, तो प्रवाह-दर भी बढ़ जाती है; तेल का स्थिर दबाव गतिज दबाव में परिवर्तित हो जाता है। स्थिर दबाव में कमी (उच्च प्रवाह गति पर दबाव कम होता है), यह तरल पदार्थों संबंधी बर्नौली समीकरण के आधार पर प्राप्त होता है। 3. दोनों निष्कर्ष विपरीत हैं; पहला निष्कर्ष निश्चित रूप से सही है। दूसरे बिंदु से जुड़ी गलतियों के बारे में मेरे पास दो विचार हैं। पहला तरीका यह है कि जब वाल्व की खुलने की मात्रा बढ़ती है, तो वह दो अलग-अलग सिस्टमों का हिस्सा बन जाता है; ऐसी स्थिति में बर्नौली समीकरण का उपयोग नहीं किया जा सकता। केवल उसी समय, वाल्व के आगे एवं पीछे की स्थितियों में ही बर्नौली समीकरण लागू होता है। जब वाल्व के आगे एवं पीछे का प्रवाह-दर समान होता है, एवं क्षेत्रफल भी समान रहता है, तो वहाँ प्रवाह-गति भी समान होती है। इसलिए गतिज दबाव भी समान ही रहता है; जबकि वाल्व के कारण स्थिर दबाव में कमी आ जाती है। दूसरा विचार यह है कि वाल्व के खुलने/बंद होने से पहले एवं बाद में बर्नौली समीकरण का उपयोग किया जा सकता है। जब वाल्व खुलता है, तो प्रवाह-दर बढ़ जाती है, गति भी बढ़ जाती है, और दबाव कम हो जाता है। लेकिन साथ ही, वाल्व खुलने से दबाव-हानि कम हो जाती है, इसलिए दबाव फिर से बढ़ जाता है। इस ऊपर-नीचे होने वाले परिवर्तन में दबाव में होने वाली वृद्धि ही निर्णायक भूमिका निभाती है। (मुझे सटीक सूत्र नहीं पता, लेकिन मुझे लगता है कि गति के कारण होने वाली दबाव-हानि, दबाव-हानि के अत्यधिक छोटे मान के समान होती है; इसलिए दबाव में होने वाली वृद्धि/कमी दबाव-हानि के कारण ही होती है, और अंतिम परिणाम दबाव में वृद्धि ही होता है।) ऊपर दी गई बातों पर कोई आपत्ति नहीं है।
4. पंप के निकास बिंदु पर का दबाव, सिस्टम में मौजूद प्रतिरोधों के कारण ही निर्धारित होता है। यदि पंप के निकास बिंदु पर स्थित वाल्व बंद कर दिया जाए, तो पंप के निकास बिंदु पर का दबाव बढ़ जाएगा। लेकिन साथ ही, वाल्व को चलाने हेतु आवश्यक ऊर्जा भी बढ़ जाएगी। तो, वाल्व के पीछे का दबाव कैसे बदलेगा? टिप्पणियाँ: सेंट्रीफ्यूगल पंपों के मामले में, पंप के निकास बिंदु पर लगने वाला दबाव, पंप के गुणधर्मों संबंधी वक्रों एवं पाइपलाइन संबंधी वक्रों द्वारा निर्धारित होता है। इस दबाव में गतिज दबाव एवं स्थिर दबाव दोनों शामिल होते हैं। जब कट-ऑफ वाल्व को बंद किया जाता है, तो प्रवाह दर कम हो जाती है; कुल दबाव बढ़ जाता है, गतिज दबाव कम हो जाता है, जबकि स्थिर दबाव बढ़ जाता है। जब वाल्व को धीमा किया जाता है, तो वाल्व में दबाव-हानि बढ़ जाती है, एवं वाल्व के पीछे का दबाव कम हो जाता ह आपके अनुसार, पंप के निकास दबाव का निर्धारण सिस्टम में मौजूद प्रतिरोध द्वारा होता है; यह बात तो विस्थापन-आधारित पंपों के लिए ही सच है, सेंट्रीफ्यूगल पंपों के
4. पंप के निकास बिंदु पर का दबाव, सिस्टम में मौजूद प्रतिरोधों के कारण ही निर्धारित होता है। यदि पंप के निकास बिंदु पर स्थित वाल्व बंद कर दिया जाए, तो पंप के निकास बिंदु पर का दबाव बढ़ जाएगा। लेकिन साथ ही, वाल्व को चलाने हेतु आवश्यक ऊर्जा भी बढ़ जाएगी। तो, वाल्व के पीछे का दबाव कैसे बदलेगा? टिप्पणियाँ: सेंट्रीफ्यूगल पंपों के मामले में, पंप के निकास बिंदु पर लगने वाला दबाव, पंप के गुणधर्मों संबंधी वक्रों एवं पाइपलाइन संबंधी वक्रों द्वारा निर्धारित होता है। इस दबाव में गतिज दबाव एवं स्थिर दबाव दोनों शामिल होते हैं। जब कट-ऑफ वाल्व को बंद किया जाता है, तो प्रवाह दर कम हो जाती है; कुल दबाव बढ़ जाता है, गतिज दबाव कम हो जाता है, जबकि स्थिर दबाव बढ़ जाता है। जब वाल्व को धीमा किया जाता है, तो वाल्व में दबाव-हानि बढ़ जाती है, एवं वाल्व के पीछे का दबाव कम हो जाता ह आपके अनुसार, पंप के निकास दबाव का निर्धारण सिस्टम में मौजूद प्रतिरोध द्वारा होता है; यह बात तो विस्थापन-आधारित पंपों के लिए ही सच है, सेंट्रीफ्यूगल पंपों के
मेरी समझ यह है कि पोर-प्लेट लगाने से पाइपों में प्रतिरोध बढ़ जाता है; इससे पॉजिटिव डिस्प्लेसमेंट पंप के आउटलेट पर दबाव बढ़ जाता है, अर्थात् मुख्य पाइपलाइन में भी दबाव बढ़ जाता है। सेंट्रीफ्यूगल पंपों के मामले में, हालाँकि इनसे पंप के निकास बिंदु पर दबाव बढ़ सकता है, लेकिन “तेल-पानी” की मात्रा बहुत कम होती है; ऐसा सेंट्रीफ्यूगल पंपों की विशेषताओं के कारण ही होता है। चाहे कोई भी पंप हो, पोर-प्लेट को उपयोगकर्ता के पीछे ही स्थापित किया जाना चाहिए; ऐसा करने से P1 मान बढ़ जाता है, जिससे उपयोगकर्ता के लिए प्रवाह दर भी बढ़ जाती है। हालाँकि, इसकी सीमा पंप की क्षमता ही है।