3 laboratoriya ishi mavzu: Nasadkali kalonnalarda massa berish va o’tkazish koeffisientini aniqlash

3 - LABORATORIYA ISHI


MAVZU: Nasadkali kalonnalarda massa berish va o’tkazish koeffisientini aniqlash


Ishdan maqsad: suyuqlik sarfi, suyuqlik sathi o’zgaruvchan bo’lgan, tirqishning va idishning ko’ndalang kesim yuzasi doimiy bo’lgan idishda har xil tirqishlar orqali suyuqlikni oqib tushish vaqtini va tezligini tajriba yo’li bilan aniqlash


Ishning nazariy asoslari

Usti ochiq pastki qismi yassi bo’lgan dumaloq teshik orqali oqib tushgandagi sarfni aniqlashni ko’rib chiqamiz. Uning balandligi bir xil vaziyatda, o’zgarmasdan turadi.

Bernulli tenglamasini ideal suyuqliklar uchun idishning pastki qismiga parallel bo’lgan 0-0 tekislikka nisbatan 1-1 va 2-2 kesimlar uchun quyidagicha yozamiz:
(1)

Idishning ustki qismi ochiq bo’lgani uchun R₁ =R₂ va suyuqlikning balandligi o’zgarmagani uchun tezligi w₁ = 0 teng bo’ladi, bundan tashqari Z₁ – Z₂ = N deb olsak bo’ladi. Bu holda tenglama quyidagi ko’rinishga keladi:

(2)
bundan
(3)

Demak, teshikdan oqib tushayotgan suyuqlikning tezligi suyuqlikning balandligiga bog’liq ekan. Haqiqiy suyuqlik teshikdan oqib tushishida bosimning bir qismi to’siqlarni va ichki ishqalanish kuchlarini yengish uchun sarf bo’ladi. SHuning uchun haqiqiy suyuqliklarning oqib tushish tezligi quyidagicha aniqlanadi:

(4)


- tuzatuvchi koeffitsient ( <1), ya’ni suyuqlik oqimini teshikdan oqib tushayotganda bosimni yo’qolishini hisobga oladi va tezlik koeffitsienti deyiladi.
Suyuqlik oqimi teshikdan oqib tushayotganda siqilishi natijasida tezlik va bosim kamayadi, bunday holat teshikdan chiqayotgan oqimning siqilish koeffitsienti orqali hisobga olinadi va  bilan belgilanadi:
(5)
bu yerda S₂ - teshikdan o’tgan suyuqlik oqimining siqilgan joydagi ko’ndalang kesimi; S₁ - teshikdan o’tayotgan suyuqlik oqimining ko’ndalang kesimi. Unda teshikdan oqib chiqayotgan suyuqlikning tezligi w₀ kichik bo’lishi kerak, w₂ ga nisbatan


(6)

Tezlik va oqimning siqilish koeffitsientlarining ko’paytmasi sarf koeffitsienti deyiladi va  bilan belgilanadi.

(7)
bundan
(8)

Bu koeffitsient suyuqlik turiga bog’liq bo’lib, har qanday suyuqlik uchun tajriba orqali aniqlanadi, hamda uning qiymati Reynol’ds kriteriyasiga, suyuqlik xususiyati, teshik shakli va oqim tezligiga bog’liq. Suv va qovushoqligi suvning qovushoqligiga yaqin bo’lgan suyuqliklar uchun sarf koeffitsienti  = 0,62 ga teng.

Suyuqliklar qisqa patrubkalardan (nasadkalardan) oqib o’tayotganda kirish va chiqish qismida qo’shimcha tezlik va bosim yo’qotadi, bu esa qiymatini kamaytiradi. SHu bilan birga oqim patrubkaga kirish chog’ida, bir muncha to’ldirgan holda oqib chiqadi, ya’ni  = 1 ga teng natijada, suyuqlikning sarf koeffitsienti suyuqlikni teshikdan oqib chiqishiga nisbatan nasadkadan oqib chiqishida katta qiymatga ega bo’lib, suyuqlik va suv uchun  = 0,82 ga teng deb olinishi mumkin. Hajmiy sarf miqdori:
(9)
Idishdan teshik orqali oqib chiqayotgan suyuqlikning sarf miqdori idishning shakliga bog’liq bo’lmasdan, teshik kattaligi va suyuqlik balandligiga bog’liqdir.
Bu formuladan teshik orqali oqib chiqayotgan hajmiy sarf miqdorini aniqlash mumkin (9). Tenglamadagi N suyuqlikning yuqori qatlami bilan teshik orasidagi masofadir.
O’zgaruvchan balandlikda suyuqlikni yupqa devordagi teshik orqali oqib chiqishida, suyuqlikning balandligi N vaqt birligida kamayib boradi va shu bilan birga uning tezligi ham kamayib, oqish jarayonini turunmas harakatda bo’ladi. Elementar vaqt d birligida suyuqlikning balandligi N₁ dan N₂ gacha o’zgarganda, idish hajmidagi pastki teshikdan oqib o’tayotgan suyuqlik hajmi quyidagi tenglamadan topiladi:


(10)

bu yerda S_o - idish tubidagi teshikning ko’ndalang kesimi.

Vaqt birligida idishdagi suyuqlik balandligi ga o’zgaradi va bunda idishdagi suyuqlik miqdori quyidagi qiymatga kamayadi:


(11)

bu yerda S - idishning ko’ndalang kesimi; minus ishora idishdagi suyuqlik balandligining kamayganini ko’rsatadi.

Uzluksizlik tenglamasiga asosan, oqib tushgan suyuqliklar miqdorlarini bir-birigi tenglashtirsak:


(12)
bundan
(13)

suyuqlikni oqib tushish vaqtini aniqlash uchun bu ifodani integrallasak:

(14)

(2.14) tenglama orqali idishdagi suyuqlik balandlik ma’lum miqdorga kamayganda, ya’ni N₁ dan N₂ ga o’zgarganda suyuqlikning butunlay oqib chiqish vaqti quyidagicha aniqlanadi:

(15)
Ushbu ishni bajarishdan maqsad tajriba yo’li bilan vaqt ichida suyuqlikni har hil shakldagi teshiklar orqali va shunda idishning ko’ndalang kesimi o’zgarmagan holda suyuqlikni o’zgaruvchan balandlikda oqib chiqishini aniqlashdir.