Kako deluje centrifugalna črpalka za gnojnico?

Tako kot večina črpalk tudi centrifugalna črpalka pretvarja mehansko energijo iz motorja v energijo tekočine, ki se giblje; del energije gre v kinetično energijo gibanja tekočine, nekaj pa v potencialno energijo, ki jo predstavlja pritisk tekočine ali dviganje tekočine proti gravitaciji na višjo raven.

Za več podrobnosti o tej temi glejte Centrifugalni kompresor.
Prenos energije z mehanskega vrtenja tekača na gibanje in tlak tekočine je običajno opisan z vidika centrifugalne sile, zlasti v starejših virih, ki so bili napisani pred sodobnim konceptom centrifugalne sile kot fiktivne sile v vrtljivem referenčnem okviru dobro artikuliran. Koncept centrifugalne sile dejansko ni potreben za opis delovanja centrifugalne črpalke.

V sodobni centrifugalni črpalki je večina pretvorbe energije posledica zunanje sile, ki jo ukrivljene lopatice tekača dajo na tekočino. Vedno del energije potisne tekočino tudi v krožno gibanje in to krožno gibanje lahko prenese tudi nekaj energije in poveča pritisk na izhodu. Razmerje med temi mehanizmi je bilo opisano s tipično mešano koncepcijo centrifugalne sile, kot je bilo znano takrat, v članku o centrifugalnih črpalkah iz leta 1859, da bi prišli po preprostejši metodi, kot je bila dana zgolj pri splošni predstavi o načinu delovanja zunanjega vrtinca pri izboljšanju učinkovitosti centrifugalne črpalke je treba le upoštevati, da mora masa vode, ki se vrti v vrtinčni komori, okoli oboda kolesa, nujno izvajati centrifugalno silo in da lahko ta centrifugalna sila zlahka naj bi se dodal zunanji sili, ki nastaja znotraj kolesa; ali, z drugimi besedami, iti za povečanje moči črpanja kolesa. Za zunanjo silo, ki nastane znotraj kolesa, je treba razumeti, da v celoti nastane s sredstvom centrifugalne sile, če so lopatice kolesa ravne in radialne; če pa so ukrivljene, kot je to pogosteje v navadi, se navzven sila deloma ustvari s sredstvom centrifugalne sile, delno pa jo lopatice nanesejo na vodo kot radialni sestavni del poševnega tlaka, ki zaradi njihove poševno na polmer, se nanašajo na vodo, ko se premika navzven vzdolž njih. Pri tej temi je dobro opaziti, da čeprav je količina vode, ki gre skozi določeno črpalko z ukrivljenimi lopaticami, po užitku popolnoma spremenljiva, manjša je količina, bolj bo sila, ustvarjena znotraj kolesa, za potiskanje vode navzven postane zgolj centrifugalna sila in bolj blizu bo črpalka postala tisto, kar bi se zdelo, da ji ime običajno daje - povsem centrifugalna črpalka. Kadar pa se centrifugalna črpalka z lopaticami, ukrivljenimi nazaj v takih oblikah, kot se običajno uporabljajo v dobro izdelanih primerih stroja, poganja s hitrostjo, ki je precej večja od potrebne, da zgolj premaga tlak vode in povzroči dviganje ali pogon za začetek bo radialna komponenta sile, ki jo na vodo delujejo lopatice, postala precejšnja, voda, ki zapušča obseg kolesa, pa bo imela hitrost, manjšo od hitrosti kroga kolesa, v stopnji, ki bo imela resničen pomen pri praksa.

Izjavo „masa vode… mora nujno izvajati centrifugalno silo“ je mogoče razlagati v smislu reaktivne centrifugalne sile - sila ni zunanja sila na vodo, temveč zunanja sila, ki jo voda deluje na ohišje črpalke (voluta) in na vodi v izstopni cevi. Izstopni tlak je odraz tlaka, ki uporablja centripetalno silo, ki zavije pot vode, da se krožno giblje znotraj črpalke (v prostoru tik pred rotorjem, zunanjim vrtinčastim vrtinčastim vrtom, kot ga imenuje ta avtor). Po drugi strani pa je izjavo, da je treba "zunanjo silo, ki nastane znotraj kolesa, razumeti tako, da jo v celoti proizvaja medij centrifugalne sile", najbolje razumeti v smislu centrifugalne sile kot izmišljene sile v referenčnem okviru vrtljivi rotor; dejanske sile na vodo so navznoter ali centripetalne, saj je v tej smeri sile treba, da se voda premika v krogih. To silo zagotavlja gradient tlaka, ki se nastavi z vrtenjem, pri čemer lahko tlak na zunanji strani, na steni zapornice, vzamemo kot reaktivno centrifugalno silo. To je značilno za pisanje iz 19. in začetka 20. stoletja, če te pojme o centrifugalni sili mešamo v neformalne opise učinkov, kot je ta v centrifugalni črpalki.


Čas objave: januar-23-2021