Қимасы тұрақты қарапайым құбырөткізгіш Сұйықтық құбырөткізгіш арқылы оның құбырөткізгіш басындағы энергиясы соңындағысына қарағанда көп болғандықтан қозғалады. Мұндай энергия деңгейлерінің төмендеуі бірнеше әдістермен жасалынуы мүмкін: сорғы жұмысымен, сұйықтық деңгейлерінің әр түрлілігімен, газ қысымымен.
Кеңістікте еркімізше өз бетімен орналасқан (6.1 сурет), ортақ l ұзындықтағы және диаметрі d, сонымен бірге бірқатар жергілікті кедергілері бар (вентиль, фильтр және қайтарма клапан) қарапайым құбырөткізгішті қарастырайық. Құбырөткізгіштің бастапқы 1-1 қимасында геометриялық биіктік z1-ге және артық қысым Р1-ге тең, ал соңғы 2-2 қимасында сәйкепим сінше z2 және Р2 тең. Осы қималардағы ағыс жылдамдығы құбыр диаметрінің тұрақтылығы салдарынан бірдей және ν-ға тең.
Сурет 6.1- Қарапайым құбырөткізгіштің сызбанұсқасы
1-1 және 2-2 қималары үшін Бернулли теңдеуін жазамыз. Екі қимада да жылдамдық бірдей және α1 = α2 болғандықтан, жылдамдық арынын ескермеуге болады. Осылайша мынаны аламыз:
(6.1)
немесе:
(6.2)
Теңдеудің сол жақ бөлігіндегі пьезометрлік биіктікті қажетті арын Нқаж деп атайық. Егер осы пьезометрлік биіктік берілсе, онда оны берілген арын Нбер деп атайды. Мұндай арын сұйықтық көтерілетін Нқаж геометриялық биіктіктен, құбырөткізгіштің соңындағы пьезометрлік биіктіктен және құбырөткізгіштегі барлық арын жоғалтулардың қосындысынан құралады.
Бірінші екі қосылғыштың қосындысын статикалық арын деп атап, белгілі бір эквивалентті геометрилық биіктік ретінде көрсетеміз:
(6.3)
ал соңғы Σh қосылғышын шығынның дәрежелік функциясы түрінде көрсетеміз:
Σh = KQm
сонда
Hқаж = Hст + KQm
(6.4)
мұндағы K – құбырөткізгіштің кедергісі деп аталатын шама;
Q – сұйықтық шығыны;
m – ағыс режиміне байланысты әртүрлі мәнге ие болатын дәреже көрсеткіші.
Ламинарлы режим үшін жергілікті кедергілерді құбырөткізгіш кедергісінің эквивалентті ұзындықтармен алмастырғанда мынаған тең болады:
(6.5)
мұндағы lрасч = l + lэкв. Әр түрлі жергілікті кедергілер үшін lэкв эквивалентті ұзындықтың сандық мәндерін әдетте тәжірибе жолымен табады.
Турбулентті ағыс үшін Вейсбах-Дарси формуласын қолданып және ондағы жылдамдықты шығын арқылы өрнектеп, мынаны аламыз:
(6.6)
Осы формулалар арқылы шығынға тәуелділіктегі қажетті арынның қисығын тұрғызуға болады. Неғұрлым құбырөткізгіште қамтамасыз етілуі тиіс Q шығын көп болса, Нқаж қажетті арын соғұрлым көп қажет болады. Ламинарлы ағыс кезінде бұл қисық түзу сызық түрінде (6.2, а сурет), турбулентті ағыс кезінде дәреже көрсеткіші екіге тең парабола түрінде салынады.
Сурет 6.2- Қажетті арынның құбырөткізгіштегі сұйықтық шығынына тәуелділігі
Қажетті арын қисығының тіктігі құбырөткізгіштің К кедергісіне тәуелді және құбырөткізгіш ұзындығы артқанда және диаметрі азайғанда, сонымен қатар жергілікті гидравликалық кедергілері артқанда өседі..
Статикалық арынның шамасы Нст сұйықтық жоғары немесе қысымы жоғары қуысқа қозғалғанда оң және сұйықтықты төмен ағызғанда немесе төмен қысымды қуысқа жібергенде теріс мәнді болады. Қажетті арын қисығының абсцис са өсімен қиылысу нүктесі (А нүктесі) сұйықтықтың өз бетімен ағуындағы шығынды анықтайды. Бұл жағдайда қажетті арын нөлге тең.
Кейбір кезде қажетті арын қисығының орнына құбырөткізгіш сипаттамаларын қолданған ыңғайлы. Құбырөткізгіш сипаттамасы деп құбырөткізгіштегі арынның (немесе қысымның) қосынды жоғалтуының шығынға тәуелділігін айтады:
Σh = f(q)
