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