# விசையாழி

## செயல்முறைக் கோட்பாடு

செயல்படு திரவம் உள்ளார்ந்த ஆற்றலையும் (அழுத்த தலை) மற்றும் இயக்க ஆற்றலையும் (விசைத் தலை) கொண்டிருக்கிறது. இந்த திரவம் அமுக்கப்படக்கூடியதாகவோ அல்லது அமுக்கப்பட முடியாததாகவோ இருக்கலாம். இந்த ஆற்றலை விசையாழிகளால் சேகரிப்பதற்கு சில இயற்பியல் கொள்கைகள் நிறுவப்பட்டிருக்கின்றன:  
; உந்துவிசை விசையாழிகள்
: இந்த விசையாழிகள் உயர் விசையுள்ள திரவம் அல்லது வாயு வேகத்தின் ஓட்டத்தினுடைய திசையை மாற்றுகின்றன. முடிவாக கிடைக்கும் உந்துவிசை விசையாழியை சுழலச்செய்து குறைக்கப்பட்ட இயக்க ஆற்றலோடு திரவ ஓட்டத்தை விட்டுவிடச் செய்கிறது. விசையாழி சுழலி கத்திகளில் (நகரும் கத்திகளில்) திரவத்தின் அழுத்த மாற்றம் இருப்பதில்லை, நீராவி அல்லது வாயு விசையாழிகளில் அழுத்த விடுவிப்பு அனைத்தும் அசைவியக்கமில்லாத கத்திகளில் (முனைகள்) மேற்கொள்ளப்படுகின்றன.  
விசையாழியை எட்டும் முன்பாக, ஒரு நுனிப்பகுதியைக் கொண்டு திரவத்தை வேகப்படுத்துவதன் மூலம் திரவத்தின் *அழுத்தத் தலை* *விசையியக்க தலையாக* மாற்றப்படுகிறது. பெல்டான் சக்கரங்கள் மற்றும் டி லேவல் விசையாழிகள் ஆகியவை இந்த நிகழ்முறையை நேரடியாகப் பயன்படுத்துகின்றன. திரவ வேகமானது சுழலியில் உள்ள கத்திப்பகுதியை எட்டுவதற்கு முன்னர் முனையால் உருவாக்கப்பட்டிருப்பதால் உந்துவிசை விசையாழிகளுக்கு சுழலியைச் சுற்றி அழுத்த உறை தேவையில்லை. நியூட்டனின் இரண்டாம் விதி உந்துவிசை விசையாழிகளுக்கான ஆற்றல் மாறாட்டத்தைப் பற்றிக் குறிப்பிடுகிறது.  
; எதிர்வினை விசையாழிகள்
: இந்த விசையாழிகள் வாயு அல்லது திரவத்தின் அழுத்தம் அல்லது திரட்சியோடு வினைபுரிந்து முறுக்குவிசையை உருவாக்குகின்றன. வாயு அல்லது திரவத்தின் அழுத்தமானது விசையாழியின் சுழல் கத்திகளின் வழியாக கடக்கையில் மாற்றமடைகின்றன. அழுத்த விசையானது அது விசையாழி நிலையில் செயல்படுவதன்படி செயல்படு திரவத்தை உள்ளிட்டதாக இருக்க வேண்டியிருக்கிறது அல்லது அந்த விசையாழி திரவ ஓட்டத்தில் முற்றிலுமாக மூழ்கவைக்கப்பட வேண்டும் (காற்று விசையாழிகள் போன்று). உறையானது செயல்படு திரவத்தை உள்ளிட்டும் இயக்கவும் செய்கிறது என்பதோடு தண்ணீர் விசையாழிகளுக்கு இழுவைக் குழாயால் பிரிக்கப்பட்ட உறிஞ்சியை தக்கவைக்க வேண்டியிருக்கிறது. ஃபிரான்ஸிஸ் விசையாழிகள் மற்றும் பெரும்பாலான நீராவி விசையாழிகள் இதே கருத்தாக்கத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. அமுக்கப்படக்கூடிய செயல்படு திரவங்களுக்கு வாயுவை பயன்மி்க்க முறையில் விரிவடையச் செய்வதை கட்டுப்படுத்துவதற்கு பல்வேறு நிலைகளிலான விசையாழிகள் வழக்கமாக பயன்படுத்தப்படுகின்றன. நியூட்டனின் மூன்றாவது விதி எதிர்வினையாற்று விசையாழிகளுக்கான ஆற்றலை மாற்றுவது குறித்து விளக்குகிறது.  
கடல்சார் பயன்பாடுகள் அல்லது நிலம்சார் மின்சார உருவாக்கம் போன்றவற்றிற்கு பயன்படுத்தப்படும் நீராவி விசையாழிகளில் பார்ஸன் வகைப்பட்ட எதிர்வினை விசையாழிக்கு ஒரே அளவிற்கான வெப்ப ஆற்றல் மாற்றத்திற்காக டி லாவல் வகை உந்துவிசை விசையாழியி்ல் இருப்பதுபோன்ற கத்தி வரிசைகள் ஏறத்தாழ இருமடங்காக இருக்க வேண்டியிரு்ககிறது. இது பார்ஸன் விசையாழியை மிகவும் நீளமானதாகவும் கனமானதாகவும் மாற்றுகின்ற அதே நேரத்தில் எதிர்வினை விசையாழியின் ஒட்டுமொத்த செயல்திறன் ஒரே அளவிற்கான வெப்ப ஆற்றல் மாற்றத்திற்காக சமமான உந்துவிசை விசையாழியைக் காட்டிலும் சற்றே அதிகப்படியானதாக இருக்கிறது.  
நீராவி விசையாழிகள் மற்றும் பின்னாளைய வாயு விசையாழிகள் 20 ஆம் நூற்றாண்டில் தொடர்ச்சியாக உருவாக்கப்பட்டன என்பதோடு தொடர்ந்து நடைமுறையிலும் பயன்படுத்தப்பட்டு வந்தன, நவீன விசையாழி வடிவமைப்புகள் சாத்தியமுள்ள இடங்களில் மாறுபடும் கோணங்களுக்கேற்ப எதிர்வினை மற்றும் உந்துவிசை கருத்தாக்கங்களைப் பயன்படுத்துபவையாக இருக்கும். காற்று விசையாழிகள் நகரும் திரவத்திலிருந்து தூக்கியை உருவாக்குவதற்கும் அதை சுழலிக்கு அளிக்கவும் காற்றிலையைப் பயன்படுத்துகின்றன. காற்று விசையாழிகள் ஒரு கோணத்தில் விலகச் செய்வதன் மூலம் காற்றின் உந்துவிசையிலிருந்து கொஞ்சம் ஆற்றலையும் பெறுகின்றன. குறுக்கு ஓட்ட விசையாழிகள் நுனிப்பகுதி உள்ள உந்துவிசை இயந்திரமாக வடிவமைக்கப்பட்டிருக்கின்றன, ஆனால் தாழ்ந்த தலை பயன்பாடுகளில் வழக்கமான தண்ணீர் சக்கரம் போன்று எதிர்வினை வழியாக சில ஆற்றலையும் தக்கவைக்கின்றன. பலபடித்தான நிலைகள் கொண்ட விசையாழிகள் உயர் அழுத்தத்தில் எதிர்வினை அல்லது உந்துவிசை கத்தியை பயன்படுத்திக்கொள்கின்றன. நீராவி விசையாழிகள் வழக்கமாக மிகுந்த உந்துவிசை கொண்டவை, ஆனால் வாயு விசையாழிகளில் பயன்படுத்தப்படுவதைப் போன்று தொடர்ச்சியாக எதிர்வினை வடிவமைப்புகளை நோக்கி நகர்பவையாக இருக்கின்றன. குறைவான அழுத்தத்தில் செயல்படு திரவ ஊடகம் அழுத்தத்தில் ஏற்படும் சிறிய குறைந்துபோதலுக்கு ஏற்ற அளவில் விரிவடைகின்றன. இந்த நிலைகளில் (குறைந்த அழுத்த விசையாழிகளாக குறிப்பிடப்படுபவை) கத்தியானது முற்றிலும் உந்துவிசையாக உள்ளதை அடிப்படையாகக் கொண்டு எதிர்வினை வகை வடிவமைப்பாக மாறுகிறது. ஒவ்வொரு கத்திக்குமான சுழல் வேகத்தின் விளைவே இதற்கான காரணமாக அமைகிறது. அளவு அதிகரிக்கையில் கத்தியின் உயரமும் அதிகரிக்கிறது என்பதுடன் கத்தியின் அடித்தளம் நுனிக்கு சார்புடைய வகையில் மெதுவான வேகத்தில் சுழல்கிறது. வேகத்தில் ஏற்படும் இந்த மாற்றமானது வடிவமைப்பை அடிப்பகுதியிலுள்ள உந்துவிசையிலிருந்து உயர் எதிர்வினை பாணி நுனிக்கு மாற்றச்செய்கிறது.  
வழக்கமான விசையாழி வடிவமைப்பு முறைகள் 19 ஆம் நூற்றாண்டின் மத்தியப் பகுதியிலிருந்து உருவாக்கப்பட்டிருக்கின்றன. திசைவேக பகுப்பாய்வு விசையாழி வடிவம் மற்றும் சுழற்சியோடு திரவத்தின் ஓட்டத்திற்கு தொடர்புடையதாக இருக்கிறது. படவிளக்க கணக்கீடுகள்தான் முதலில் பயன்படுத்தப்பட்டன. விசையாழி பாகங்களின் அடிப்படை பரிமாணத்திற்கான சூத்திரம் சிறந்த முறையில் ஆவணப்படுத்தப்பட்டிருக்கின்றன என்பதோடு ஒரு உயர் திறனுள்ள இயந்திரத்தை எந்த ஒரு திரவ ஓட்ட நிலைக்கும் ஏற்ப நம்பகமான முறையில் வடிவமைக்க முடியும். சில கணக்கீடுகள் அனுபவப்பூர்வமானவை அல்லது 'கட்டைவிரல் விதி' சூத்திரங்கள், மற்றவை வழக்கமான இயக்கவியலின் அடிப்படையில் அமைந்தவை. பெரும்பாலான பொறியியல் கணக்கீடுகளில் இருப்பதைப் போன்று எளிதாக்கப்பட்ட அனுமானங்களும் உருவாக்கப்பட்டன.  
விசையியக்க முக்கோணங்கள் விசையாழி அளவில் அடிப்படை செயல்பாட்டைக் கணக்கிடுவதற்கு பயன்படுத்தப்படுகின்றன. முழுமையான விசையியக்கம் *V* <sub>a1</sub> இல் நிலைமாறாத விசையாழி முனையில் வாயு வெளியேறுகிறது. சுழலியானது *U* விசையியக்கத்தில் சுழல்கிறது. சுழலிக்கு சார்புடைய வகையில் வாயுவின் விசையியக்கம் அது சுழலி வாயில்பகுதியில் மோதுவதன்படி *V* <sub>r1</sub> என்பதாக இருக்கிறது. வாயுவானது சுழலியால் திருப்பப்பட்டு வெளியேறுகிறது, இது சுழலிக்கு சார்புடைய வகையில் *V* <sub>r2</sub> விசையியக்கத்தில் இருக்கிறது. இருப்பினும், முழுமையான வகையில் சுழலி வெளியேற்றும் விசையியக்கம் *V* <sub>a2</sub> என்பதாக இருக்கிறது. விசையியக்க முக்கோணங்கள் இந்த பல்வேறு விசையியக்க திசைவேகத்தைப் பயன்படுத்தி கட்டமைக்கப்படுகின்றன. விசையியக்க முக்கோணங்களை கத்தி மூலமான எந்தப் பிரிவிலும் கட்டமைக்கலாம் (உதாரணத்திற்கு: மையப்பகுதி, நுனி, நடுப்பகுதி போன்றவை) ஆனால் அவை வழக்கமாக இடைநிலை சுற்றளவிலேயே காட்டப்படும். இந்த நிலைக்கான இடைநிலைச் செயல்பாட்டை இந்த சுற்றளவில் விசையியக்க முக்கோணங்களிலிருந்து யூலர் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்.  
:<math>\Delta\;h = u\cdot \Delta\;v_w</math>  
எப்போதென்றால்:  
:<math>\ (\frac{\Delta\;h}{T}\) = \(\frac{u}{\sqrt{T}}\)\cdot\(\frac{\Delta\;v_w}{\sqrt{T}}\)</math>  
இருக்குமிடத்தில்:  
:<math>\Delta\;h =\, </math> குறிப்பிட்ட உள்ளார்ந்த வெப்பம் நிலையைத் தாண்டி குறைவது
::<math>T =\,</math> விசையாழி நுழைவு மொத்த (அல்லது உறைநிலை) வெப்பநிலை
:::<math>u =\,</math> விசையாழி சுழலி வெளிப்புற விசையியக்கம்
::::<math>\Delta\;v_w =\, </math> சுழல் விசையியக்கத்திலான மாற்றம்  
விசையாழி அழுத்த விகிதம் என்பது <math>\(\frac{\Delta\;H}{T}\)</math> இன் செயல்பாடும் விசையாழி செயல்திறனுமாகும்.  
நவீன விசையாழி வடிவம் மேற்கொண்டும் கணக்கீடுகளைக் கொண்டிருக்கின்றன. கணக்கீட்டு திரவ இயங்குமுறைகள் வழக்கமான சூத்திரங்களுக்கென்றும் கணிப்பொறி மென்பொருள் இசைவாக்கத்திற்கென்றும் பயன்படுத்தப்படும் எளிதாக்கப்பட்ட அனுமானங்கள் பலவற்றோடும் விலக்களிப்பவையாக இருக்கின்றன. இந்தக் கருவிகள் கடந்த நாற்பது வருடங்களாக விசையாழி வடிவமைப்பில் நிலையான முன்னேற்றங்களுக்கு இட்டுச்செல்பவையாக இருக்கின்றன.  
விசையாழியின் முதன்மையான எண்சார்ந்த வகைபிரிப்பு அதனுடைய ***திட்டவட்டமான வேகமாக* ** இருக்கிறது. இந்த எண்ணானது ஆற்றல் மற்றும் ஓட்ட விகிதத்திற்கேற்ப விசையாழியின் அதிகபட்ச வேகத்தை விவரிப்பதாக இருக்கிறது. திட்டவட்டமான வேகம் விசையாழியிலிருந்து தனித்திருப்பதிலிருந்து பெறப்படுகிறது. கொடுக்கப்பட்ட திரவ ஓட்ட நிலைகள் மற்றும் விரும்பிய தண்டு வெளிப்பாட்டு வேகத்தில் திட்டவட்டமான வேகத்தை கணக்கிட முடியும் என்பதோடு பொருத்தமான விசையாழி வடிவமும் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது.  
சில அடிப்படை சூத்திரங்களுடனான திட்டவட்ட வேகமானது சில அடிப்படை சூத்திரங்களுடன் சம்பந்தப்பட்ட செயல்திறனுடனான புதிய அளவிற்கேற்ப அறியப்பட்ட செயல்திறனின் இருந்துவரும் வடிவத்தை நம்பகமான முறையில் அளவிடுவதற்கு பயன்படுத்தப்படலாம்.  
வடிவமைப்பிற்கு வெளியிலான செயல்திறன் விசையாழி வரைபடம் என்றோ குணவியல்பு என்றோ வழக்கமாக காட்சிப்படுத்தப்படுகிறது.