Quritish jarayonlari, uskunalari va ularni xisoblash reja: Umumiy tushuncha. Quritish protsessining muvozanati

4-Mavzu:GIDRODINAMIKANING ASOSIY QONUNIYaTLARI OQIM TARTIBI,TEZLIGI VA SARFINI O’LCHASH.
Reja:
1.Umumiy tushunchalar.
1.Suyuqliklar xarakatini tavsiflovchi kattaliklar.
2.Suyuqliklar tezligi va sarfini o’lchash.


Suyuqlik harakatini tavsiflovchi asosiy kattaliklar. Suyuqlikning harakati tezlik, sarf, bosim va boshqa kattaliklar bilan xarakterlanadi.
Vaqt birligi ichida oqib o’tgan suyuqlik miqdori m³/soat, l/soat, l/s, m³/s birliklarda o’lchansa hajmiy sarf, agar kg/soat, kg/s da o’lchansa massaviy sarf deyiladi.
Trubada oqayotgan suyuqlikning tezligi trubaning devorlariga yaqinlashgan sari kamayadi, chunki suyuqlik harakati ishqalanish kuchi tufayli sekinlashadi va suyuqlik zarrachalari devorga yopishib, qo’zg’almas bo’lib qoladi. Suyuqlik zarrachalari trubaning o’rtasida maksimal tezlik bilan harakat qiladi.
Suyuqlikning haqiqiy tezligini o’lchash juda qiyin, chunki suyuqlik zarrachalari oqimning har bir nuqtasida alohida tezlikka ega bo’ladi. SHuning uchun zarrachalarning tezligi o’rtacha kattalik bilan aniqlanadi. Hajmiy sarf miqdorining truba ko’ndalang kesimiga nisbati o’rtacha tezlik deyiladi:
, m/s;

bu yerda V-hajmiy sarf miqdori, m³/s; S- trubaning ko’ndalang kesimi, m².

Yuqoridagi tenglikdan: V = ω. S, m³/s. (3.1)
Bu tenglik sekundlik sarf tenglamasi deyiladi. Suyuqlikning massaviy sarfi quyidagicha aniqlanadi:


, kg/s (3.2)

bu yerda ρω – suyuqlikning massaviy tezligi, kg/(m²·s).

Truba yoki boshqa shakldagi kanalda suyuqlik ikki xil rejimda, ya’ni laminar va to’lqinsimon (turbulent) rejimda harakat qiladi. Oqimlarning harakat rejimini birinchi bo’lib 1883 yilda ingliz fizigi O. Reynolьds rangli eritmalar yordamida suyuqlikning ikki xil – laminar va turbulent rejimda bo’lishini aniqladi. Tajriba qurilmasi 3.1 – rasmda ko’rsatilgan. Rezervuarda suvning sathi bir xil ushlab turiladi. Unga gorizontal shisha truba biriktirilgan. SHisha trubadagi oqim harakatini kuzatish uchun uning o’qi bo’ylab rangli suyuqlik yuboriladigan naycha o’rnatilgan. Suvning trubadagi tezligi kran orqali rostlanadi.

Suv oqimining tezligi kichik bo’lganda rangli suyuqlik suvga aralashmasdan to’g’ri chiziq bo’ylab gorizontal ip shaklida harakat qiladi. CHunki, kichik tezlikda suvning zarrachalari bir – biriga aralashmasdan, parallel holda tartibli harakat qiladi (3.1 – rasm, a). Bunday harakat laminar rejim deb yuritiladi. Trubadagi suv oqimi tezligi keskin ko’paytirilsa, rangli eritma truba bo’ylab to’lqinsimon harakat qilib suvning butun massasiga aralashib ketadi (3.1-rasm, v). Bu vaqtda suv zarrachalari ham bir-biri bilan aralashib, tartibsiz to’lqinsimon harakat qiladi. Bunday oqim turbulent rejim deyiladi.

3.1-rasm. a) Reynolьds tajribasi: 1-suyuqlik oqadigan naycha; 2-suyuqlik to’ldirilgan idish; 3-suyuqlik oqadigan truba; 4-suyuqlik harakatini rostlab turuvchi kran; b) trubadagi suyuqlikning laminar harakati; v) trubadagi suyuqlikning turbulent harakati.

Reynolьds o’z tajribalarida faqat tezlikni emas, balki trubaning diametri, suyuqlikning qovushoqligi va zichligini o’zgartirdi. Bu o’zgaruvchan kattaliklar: tezlik ω, diametr d, zichlik ρ, qovushoqlik μ kabi kattaliklardan Reynolьds o’lchamsiz kompleks keltirib chiqardi, ya’ni:


. (3.3)

Bu kompleks Reynolьds kriteriysi deyiladi. Reynolьds kriteriysi o’lchovsiz ma’lum son qiymatga ega. Masalan, Xalqaro birliklar sistemasida uning son qiymati quyidagiga teng:

.

Reynolьds kriteriysi harakat rejimini aniqlash bilan birga oqim harakatidagi qovushoqlik va inertsiya kuchlarining o’zaro nisbatini ham aniqlaydi. Suyuqliklarning harakat rejimi Reynolьds kriteriysining kritik qiymati Re_kr bilan aniqlanadi. To’g’ri va tekis yuzaga ega bo’lgan trubalardagi suyuqlik oqimi uchun Re_kr=2320 ga teng. Agar Re<2320 bo’lsa, laminar rejim bo’ladi, Re >2320 bo’lsa, to’lqinsimon harakat (turbulent rejim) bo’ladi.

Re > 10000 bo’lganda turg’un turbulent rejim bo’ladi.