13. Suyuqlikning kichik teshik va naychadan oqib chiqishi reja

13. SUYUQLIKNING KICHIK TESHIK VA NAYCHADAN OQIB CHIQISHI
Reja:
13.1. Suyuqlikning o’zgarmas bosimda yupqa devorli kichik teshikdan atmosferaga oqib chiqishi.
13.2. Suyuqlikning ko’milgan yupqa devorni kichik teshikdan
oqib chiqishi.
13.3. Suyuqlikning ko’milmagan naychadan oqib chiqishi.
13.4. Tashqi tsilindrik naychadagi vakuum.
13.5. Suyuqlikning ko’milgan tashqi tsilindrik naychadan
oqib chiqishi.


Tayanch iboralar: Kichik teshik, naycha, kо‘milgan va kо‘milmagan teshik, siqilgan kesim, yupqa va qalin devor, tashqi va ichki naycha, vakuum, о‘zgarmas napor, о‘zgaruvchan napor, tezlik koeffitsiyenti, sarf koeffitsiyenti.


13.1. Suyuqlikning o’zgarmas bosimda yupqa devorli kichik teshikdan atmosferaga oqib chiqishi.
Suyuqlikning kichik teshikdan oqib chiqishi masalasi gidravlikaning asosiy masalalaridan biri bo’lib, muhandislik amaliyotida keng qo’llaniladi. Bu masalanining yechimini topishda XVII asrdan boshlab hozirgi paytgacha ko’pgina olimlar va muhandislar shug’ullanib kelganlar. Galiley shogirdlari Torigelli va Kastelli suyuqlikning oqib chiqishi tezligini aniqlash bilan shug’ullanganlar, hamda Torrichelli formulasini

taklif etgan.
Oqib chiqish o’zgaruvchan va o’zgarmas naporlarda, kichik, katta teshiklar va naychalar orqali hamda yupqa(13.1-rasm) va qalin (13.2-rasm) devorlar orqali atmosfera muhitiga (13.1,a-rasm) yoki o’sha suyuqlik egallagan muhitga (13.1,b-rasm) sodir bo’ladi.

13.1-rasm. Suyuqlikning yupqa devordan oqib chiqishi

13.2-rasm. Suyuslikning qalin devordan oqib chiqishi

Oqib chiqish sharoitlari oqib chiqish tezligi va sarfiga ta’sir ko’rsatadi.

Agar teshik o’tkir qirrali va devor ( ega bo’lsa, bu yerda - devor qalinligi) oqimcha ko’rinishiga ta’sir ko’rsatmasa (unga tegmasa) (13.2,a-rasm), unda bu devorni yupqa devor, aks holda esa qalin devor deb ataymiz. Suyuqlikning qalin devor orqali oqib o’tishi, qisqa quvurdagi oqib o’tishi singari bo’ladi.
Agar oqimchaning teshik chiqishidan keyingi ko’ndalang (siqilgan kesim) kesimining hamma nuqtalaridagi tezliklari o’zaro bir – biriga (bunda Koriolis koeffitsienti ) teng va H geometrik napor (suyuqlik sirtidan ko’milgan chuqurlik) bir xil bo’lsa, bunday teshikka kichik teshik deyiladi. Teskari holda esa teshikni katta teshik deb hisoblaymiz.
Doiraviy ko’rinishdagi kichik teshikning sharti .
Suyuqlikning katta hajmga ega bo’lgan rezervuardan H o’zgarmas bosimdagi yupqa devorli doiraviy kichik teshikdan oqib chiqishida uning ko’ndalang kesimi shakli o’zgarib, kesim yuzasi kichrayadi. Suyuqlikning teshikni har tomonidan oqib kelishi natijasida ko`ngdalang kesim yuzasining kichrayishi sodir bo’ladi. Bu hodisa oqimchaning siqilishi deb, tekislikdagi ko’ndalang kesim yuza esa siqilgan kesim yuzasi deb ataladi. U 0,5d masofada (doiraviy teshik uchun) joylashadi. nisbatga siqilish koeffittsenti deyiladi.
Tajriba ma’lumotlariga ko’ra .
Oqimcha siqilishidan tashqari, oqimcha inversiyasi hodisasi ham kuzatiladi. Bu shundan iboratki, oqimchaning uzunligi bo’yicha uning ko’ndalang kesimi shakli o’zgaradi.
Bu hodisa rezervuardan chiqishdagi suyuqlikning alohida zarrachalari tezliklarning parallel bo’lmaganligi va sirt taranglik kuch ta’sirlari bilan tushuntirish mumkin.

13.3-rasm. Rezervuardan oqib chiqish tezligi va siqilgan kesim sxemalari

Rezervuardan oqib chiqish tezligi siqilgan kesimdagi tezlik singari aniqlanadi (13.3-rasm). Ikki kesim uchun Bernulli tenglamasini yozamiz: rezervuardagi erkin sirt tekisligi va siqilgan kesimlari uchun

. (13.1 8.1)
Siqilgan kesimdagi bosim atmosfera bosimiga (oqimchalar erkin harakatda bo’lganligidan) teng va oqib chiqish koeffisenti birga (siqilgan kesimning hamma nuqtalaridagi oqim tezliklarini teng va o’zaro parallel deb hisoblash mumkin) tengligini belgilab qo’yamiz.
Unda yo’qolgan naporni formulaga ko’ra aniqlaymiz va qiymatni juda kichik bo’lgani uchun tashlab yuborib,

yoki
(13.1a 8.1a)
ifodalarga ega bo’lamiz. Bunda H – teshikning og’irlik markazidagi napor.
Shunday qilib, oqib o’tish tezligi


(13.2 8.2)
(13.3 8.3)
deb belgilab,
(13.4 8.4)
formulani hosil qilamiz.
koeffitsient tezlik koeffitsienti deyiladi.
katta sonlaridagi doiraviy kichik teshiklar uchun tajriba ma’lumotlariga ko’ra (suv uchun) , ya’ni birga yaqinroq.
tezlik koeffitsienti bo’yicha (13.3) dan qarshilik koeffitsientini topamiz:
.
Doiraviy teshik uchun da, ni hosil qilamiz.
va koeffitsientlar H naporga (tezlikka), suyuqlik qovushqoqligiga, teshik shakli va o’lchamiga, hamda Reynolds sonlariga bog’liq.
Odatda deb qabul qilinadi. Sarf ushbu formuladan aniqlanadi.
Qaraladigan hol uchun, siqilgan kesimda formuladan foydalanish maqsadga muvofiq bo’ladi. Yuza . Bu yerda - teshik yuzasi, o’rtacha tezlik esa formuladan aniqlanadi. Undan sarf
(13.4 8.4)
bo’ladi.
- tezlik va siqilish koeffittsientlari teshik shakliga bog’liq bo’lgani uchun, ular ko’paytmalarini bir sarf koeffittsienti bilan almashtirish mumkin:
(13.5 8.5)
Buni hisobga olib, sarfni quyidagi formuladan aniqlaymiz:


(13.6 8.6)
=0,64 va =0,97 bo’lganda, sarf koeffittsienti qiymati
(13.7 8.7)
bo’ladi.