1.3. Cуюқлик ва унинг физик хоссалари
Суюлик қандай идишга солинса, ушбу идишнинг шаклини оладиган оқувчанлик хоссасига эга, яъни унинг маълум бир шакли йўқ бўлиб исобланади.
Барча суюқликлар ва газларнинг ҳаракатлари гидравлика қонунлари ёрдамида ўрганилади. Суюқликлар ва газларни бир-биридан ажратиш учун суюқликларни томчили суюқликлар, газларни эса эластик суюқликлар деб каралади. Бундан буён томчили суюқликлар қисқача суюқликлар дейилади. Сув ўзининг оқувчанлик ва сиқилмаслик хоссалари билан бошқа суюқликлардан ажралиб туради. Гидравликада суюқлик деганда оддий табиий сув назарда тутилади.
Гидравлика фанида назарий тадқиқотларни соддалаштириш мақсадида идеал суюқлик тушунчасидан фойдаланилади. Идеал суюқлик деб, босим ва температура таъсирида ўзининг ҳажмини мутлоқ ўзгартмайдиган ёки мутло сиилмайдиган, ўзгармас зичликга эга бўлган ва ички ишқаланиш кучи бўлмаган, ёпишмайдиган суюқликларга айтилади. Амалда қоҳлаган суюқлик босим ёки температура таъсирида оз бўлса ҳам ўз ҳажмини ўзгартади, уларда ички ишқаланиш кучлари пайдо бўлади. Демак, табиатда идеал суюқлик бўлмайди, яъни барча суюқликлар реал суюқликлар бўлиб ҳисобланади.
Тинч турган суюқликта уринма кучланиш бўлмайди, ҳаракатдаги суюқликларда эса - бўлади. Айтилганлардан қуйидаги хулоса келиб чиқади:
1) тинч ҳолатдаги суюқликлар урганилаётганда уларни идеал ва реал суюқликларга ажратиш зарурияти йўқ, чунки тинч турган ҳар қандай суюқликта уринма кучланиш бўлмайди;
2) реал суюқликлар ҳаракати урганилаётганда ички ишқаланиш кучини яъни ёпишқоқликти ҳисобга олишимиз шарт, чунки ёпишқоқлик ҳаракатдаги реал суюқликнинг асосий хоссаси бўлиб ҳисобланади.
Суюқликларнинг гидравликада ишлатиладиган асосий физик тавсифномалари – зичлик, солиштирма оғирлик, суюқликнинг иссиқликдан кенгайиши, суюқликнинг сиқилиши, ёпишқоқлик ва бошқалар бўлиб ҳисобланади.
1. Суюқликнинг зичлиги деб унинг ҳажм бирлигидаги массасига айтилади. Зичлик ρ ҳарфи билан белгиланади:
ρ = М/V, (1.4)
бунда М-суюқлик массаси, кг; V-cуюқлик ҳажми, м3.
Баъзан амалиётда нисбий зичлик тушунчаси қўлланилади:
δ = ρ/ρсув, (1.5)
Нисбий зичлик деб суюқлик зичлигининг сувнинг 40C ҳароратдаги ва нормал атмосфера босимидаги (P=760 мм симоб устуни) зичлигига нисбатига айтилади.
Айрим суюқликларнинг зичлиги қуйидаги 1.1-жадвалда келтирилган.
1.1-жадвал
Суюқлик тури
|
t, 0C
|
ρ, кг/м3
|
Суюқлик тури
|
t, 0C
|
ρ, кг/м3
|
Сув
|
0
|
997,87
|
Глицерин
|
20
|
1260
|
4
|
1000,00
|
Керосин
|
15
|
790-820
|
10
|
999,73
|
Веретин мойи
|
20
|
889
|
20
|
998,23
|
Машина мойи
|
20
|
898
|
30
|
995,67
|
Минерал мойи
|
15
|
890-960
|
40
|
992,24
|
Трансформатор мойи
|
20
|
887
|
50
|
988,07
|
Нефт
|
15
|
700-900
|
60
|
982,96
|
Симоб
|
0
|
13596
|
80
|
972,17
|
20
|
13546
|
100
|
958,44
|
Скипидар
|
18
|
870
|
Денгиз суви
|
15
|
1020-1030
|
Метил спирти
|
15
|
810
|
Ацетон
|
15
|
790
|
Этил спирти
|
15-18
|
790
|
Бензин
|
15
|
680-740
|
Этил эфири
|
15-18
|
740
|
2. Суюқликларнинг ҳажм бирлигидаги оғирлигига солиштирма оғирлик деб аталади. Солиштирма оғирлик γ ҳарфи билан белгиланади:
γ = G/V, (1.6)
бунда G-суюқлик оғирлиги.
Масса билан оғирлик бир-бири билан қуйидагича боғликта бўлади:
Mg = G, (1.7)
M = G/g, (1.8)
бунда g-эркин тушиш тезланиши, м/с2.
(1.7) тенгламадаги масса миқдори (1.4) тенгламага қўйилса, зичлик ва солиштирма оғирлик орасида қуйидаги боғликлик келиб чиқади:
γ =G/V (1.9)
бундан зичлик:
ρ = γ/g, (1.10)
Баъзи суюқликларнинг солиштирма оғирликлар қуйидаги 1.2-жадвалда келтирилган.
1.2-жадвал
Суюқлик тури
|
t, 0C
|
γ, кН/м3
|
Суюқлик тури
|
t, 0C
|
γ, кН/м3
|
Сув
|
0
|
9,80537
|
Глицерин
|
20
|
12,2364
|
4
|
9,80665
|
Керосин
|
15
|
7,747-8,041
|
10
|
9,80400
|
Веретин мойи
|
20
|
8,71811
|
20
|
9,78929
|
Машина мойи
|
20
|
8,80637
|
30
|
9,76419
|
Минерал мойи
|
15
|
8,728-9,414
|
40
|
9,73035
|
Трансформатор мойи
|
20
|
8,69850
|
50
|
9,68966
|
Нефт
|
15
|
6,864-8,825
|
60
|
9,64519
|
Симоб
|
0
|
133,331
|
80
|
9,53336
|
20
|
132,841
|
100
|
9,40190
|
Cкипидар
|
18
|
8,53178
|
Денгиз суви
|
15
|
10,003-10,1
|
Метил спирти
|
15
|
7,94339
|
Ацетон
|
15
|
7,74725
|
Этил спирти
|
15-18
|
7,74725
|
Бензин
|
15
|
6,669-7,257
|
Этил эфири
|
15-18
|
7,25692
|
Зичлик ва солиштирма оғирлик ҳароратга боғлик равишда ўзгаради. Юқоридаги 1.1 ва 1.2-жадвалларда сув зичлиги ва солиштирма оғирлигининг ҳароратга боғлик ўзгариши келтирилган.
3. Суюқликларнинг иссиқликдан кенгайиши. Зичлик иссиқлик ўзгариши билан ўзгариб боради. Демак, иссиқлик ўзгариши билан ҳажм ҳам ўзгариб боради. Суюқликларнинг бу хусусиятларидан амалиётда фойдаланилади. Суюқликларнинг ҳажмий кенгайишини ифодалаш учун “ҳажмий кенгайиш ҳарорат коэффициенти” киритилган бўлиб, у қуйидаги формула билан ҳисобланади:
βt = (1/W)•(∆W/∆t), (1.11)
бул жерде ∆W=W-W0-исигандан кейинги ва бошланғич ҳажмлар айирмаси; ∆t=t-t0 – худди шундай ҳароратлар айирмаси.
βt – жуда кичик қиймат бўлиб, 1.3-жадвалда сувнинг ҳароратга боғлик ҳажмий кенгайиш коэффициенти келтирилган.
Сувнинг ҳажмий кенгайиш коэффициенти βt , 1/0C
1.3-жадвал
Босим р,
Па
|
0C
|
1-10
|
10-20
|
40-50
|
60-70
|
90-100
|
βt , 1/0C
|
0,000014
|
0,000150
|
0,000422
|
0,000556
|
0,000719
|
4. Суюқликларнинг сиқилиши. Техника ва табиатда босим жуда катта бўлган ҳолатлар учрайди. Бунда суюқликларнинг умумий ҳажми катта бўлса, ҳажмнинг ўзгариши сезиларли миқдорга эга бўлади ва у ҳисобга олинади.
Суюқликларнинг сиқилишини ифодалаш учун ҳажмий сиқилиш коэффициенти тушунчаси киритилган. Босимни бир бирликга оширилганда суюқликнинг ҳажм бирлигида камайган миқдори ҳажмий сиқилиш коэффициенти дейилади ва у қуйидаги формула билан ҳисобланади:
βP = - (1/W)•(∆W/∆p), (1.12)
бу ерда ∆p=p-p0 -ўзгарган ва бошланғич босимлар айирмаси; βp – ҳам жуда кичик қиймат бўлиб, 1.4-жадвалда сувнинг ҳарорат ва босимга боғлик ҳажмий сиқилиш коэффициенти келтирилган.
1.4-жадвал
Сувнинг ҳажмий сиқилиш коэффициенти βP•104, м2/Н
t, 0C
|
Босим, мН/м2
|
0,5
|
1,0
|
2,0
|
3,9
|
7,9
|
0
|
0,00000540
|
0,00000537
|
0,00000531
|
0,00000523
|
0,00000515
|
5
|
0,00000529
|
0,00000523
|
0,00000518
|
0,00000508
|
0,00000493
|
10
|
0,00000523
|
0,00000518
|
0,00000508
|
0,00000498
|
0,00000481
|
15
|
0,00000518
|
0,00000510
|
0,00000503
|
0,00000488
|
0,00000470
|
20
|
0,00000515
|
0,00000505
|
0,00000495
|
0,00000481
|
0,00000460
|
Ҳажмий сиқилиш коэффициентига тескари катталик эластиклик модули деб аталади ва у қуйидагича аниқланади:
К = 1/βр, (1.13)
Жисм массасининг ўзгармаслигидан (1.4-формула) фойдаланиб ҳажмий сиқилиш коэффициенти ва зичлик орасида қуйидаги боғланишни келтириў мумкин:
-(∆W/W) = ∆ρ/ρ бундан βP = - (1/ρ)•(∆ρ/∆p), (1.14)
Ушбу (1.14) формула суюқлик босимининг ўзгариши зичликнинг ҳам ўзгаришига сабаб бўлишини кўрсатади.
5. Ёпишқоқлик. Суюқликлик қатламларининг бир-бирига нисбатан ҳаракатланишига қаршилик кўрсатувчи хусусиятига суюқликнинг ёпишқоқлиги деб айтилади (1.1-расм).
=
1.1-расм
Ёпишқоқлик ҳодисаси суюқликлар ҳаракатланаётганда намоён бўлади. Қатламлар ҳаракатига қаршилик кўрсатувчи кучга–ички ишқаланиш кучи дейилади. 1686-йилда Ньютон ички ишқаланиш кучининг тезлик градиентига чизиқли боғланганлиги ҳақидаги гипотезани илгари суради ва уни қуйидаги формула орқали ифодалайди:
F= ±µS(du/dn), (1.15)
бу ерда du/dn-тезлик градиенти; S-қатламларнинг юзаси; µ-динамик ёпишқоқлик коэффициенти.
Ишқаланиш кучининг бирлик юзага тўғри келадиган катталигига уринма зўриқиш дейилади:
τ = F/S = ±μ(du/dn), (1.16)
Суюқликнинг ёпишқоқлиги иккита коэффициент орқали ифодаланади: динамик ёпишқоқлик коэффициенти-µ ва кинематик ёпишқоқлик коэффициенти -υ.
Динамик ёпишқоқлик коэффициентининг бирлиги СИ системасида:
μ = τ/(du/dn), н•с/м2
СГС системасида:
μ = τ/(du/dn), дина•с/м2=1Пз, Пз = «Пуазейл».
Кинематик ёпишқоқлик коэффициенти билан динамик ёпишқоқлик орасида қуйидаги боғланиш мавжуд:
ν = μ/ρ, (1.17)
υ–нинг СИ системасидаги бирлиги м2/с, СГС системасида см2/с билан ифодаланади ёки 1см2/с=1ст, ст = “стокс”.
Ёпишқоқлик коэффициентини аниқлаш учун вискозиметр асбобидан фойдаланилдаи. Ёпишқоқлиги сувга нисбатан катта бўлган суюқликлар учун Энглер вискозиметрии ишлатилади. Ёпишқоқлик суюқликларнинг тури, ҳарорати ва босимига боғлик бўлади (1.5-жадвал).
1.5-жадвал
Р=0,1 МПа босимда айрим суюқликларнинг зичлиги ва кинематик қовушқоқлиги
№
|
Суюқлик тури
|
Ҳарорат, 0С
|
Зичлик, кг/м3
|
Қовушқоқлик 10-4, м2/с
|
1
|
Бензин:
|
|
|
|
|
авиация учун
|
20
|
710-780
|
0,004-0,005
|
|
автомобил учун
|
20
|
690-760
|
0,0055-0,0076
|
2
|
Бензол
|
20
|
870-880
|
90007
|
3
|
Дистилленген суў
|
4
|
1000
|
90157
|
|
|
20
|
998
|
90101
|
|
|
80
|
972
|
0,0037
|
4
|
Глицерин
|
20
|
1260
|
8,7
|
5
|
Дизел ёқилгиси
|
20
|
830-860
|
902-906
|
7
|
Керосин
|
20
|
790-860
|
902
|
8
|
Мазут
|
80
|
880-940
|
943-1.2
|
9
|
Авиация мойи:
|
|
|
|
|
МС
|
100
|
860
|
914
|
|
МС-20
|
100
|
870
|
9205
|
10
|
Автомобил мойи:
|
|
|
|
|
АС-6
|
100
|
860
|
906
|
|
АС-8
|
100
|
870
|
908
|
11
|
Мотор мойи
|
|
|
|
|
MH-7,5
|
100
|
870
|
9075
|
|
MC-6
|
50
|
870
|
906
|
№
|
Суюқлик тури
|
Ҳарорат, 0С
|
Зичлик, кг/м3
|
Қовушқоқлик 10-4, м2/с
|
12
|
Индустрия мойи:
|
|
|
|
|
I-5A
|
50
|
890
|
904-905
|
|
I-8A
|
50
|
900
|
906-908
|
13
|
Мойлар:
|
|
|
|
|
Веретен мойи
|
100
|
890-900
|
9036
|
|
ТР-22 турбина мойи
|
50
|
900
|
920-924
|
14
|
Трансформатор мойи
|
50
|
880-890
|
909
|
15
|
Нефт
|
18
|
760-900
|
925-1,4
|
16
|
Симоб
|
15
|
13560
|
90011
|
17
|
Скипидар
|
16
|
870
|
90183
|
18
|
Этил спирти
|
20
|
790
|
90151
|
Do'stlaringiz bilan baham: |