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

Suyuqliklarning tezligi va sarfini o’lchash.Ochiq oqimda suyuqlikning tezligi Pito naychasi bilan o’lchanadi. U kichik diametrli bukilgan nay bo’lib, harakatlanayotgan suyuqlik oqimi yo’nalishiga ochiq uchi qarama-qarshi qilib o’rnatiladi va nayning o’qi oqim yo’nalishiga mos tushadi (4.1-rasm). Bunda nayning vertikal qismida suyuqlik dinamik bosimga teng bo’lgan balandlik h ga ko’tariladi, ya’ni:


.

Bundan

. (4.1)

Amalda oqim yo’nalishida nayning bo’lishi tezlikning umumiy taqsimlanishiga ta’sir qiladi, shuning uchun formulaga tuzatish koeffitsienti kiritiladi

. (4.2)
Bu koeffitsientning qiymati har qaysi nay uchun tajriba yo’li bilan topiladi.

4.1-rasm. Pito naychasi

4.2-rasm. Suyuqlikning sarflanish miqdorini pnevmometr truba vositasida aniqlash

Yopiq trubalarda suyuqlik oqimining tezligini aniqlash uchun Pito naychasi bilan birgalikda U-simon pьezometrik differentsial manometrlar (trubalar) ishlatiladi (4.2-rasm). Bunda U-simon truba oqimdagi suyuqlikka nisbatan zichligi kattaroq, o’zaro aralashmaydigan suyuqlik bilan to’ldiriladi. Trubadagi suyuqlik tezligi o’zgarganda U-simon manometrdagi suyuqlikning h balandlikka ko’tarilishi dinamik bosimni ko’rsatadi. Dinamik bosim qiymatidan tezlikni aniqlash mumkin:


.

Suyuqlikning miqdori esa sekundli sarf tenglamasi orqali aniqlanadi:

.

Oqim tezligi va sarfini o’lchash uchun yuqorida aytib o’tilgan usullar sodda va qulaydir, lekin pnevmometrik trubalarni oqimlarning o’qiga nisbatan o’rnatish juda qiyin. SHu sababli sanoatda oqim tezligi va sarfini o’lchash uchun drosselь asboblar ishlatiladi. Ularning ishlash printsipi trubalarning kesimi o’zgarganda, ya’ni trubaning tor va keng kesimidagi dinamik bosimlar farqining o’zgarishini o’lchashga asoslangan.

4.3-rasm. Venturi trubasi

Drosselь asboblar sifatida o’lchovli diafragma, soplo, Venturi trubalari ishlatiladi. Venturi trubasida o’lchovchi diafragma va soploga nisbatan bosimning yo’qolishi kam bo’ladi, chunki uning diametri asta-sekin torayib, so’ngra kengayib o’z holatiga qaytadi (4.3-rasm). SHuning uchun Venturi trubalari sanoatda ko’proq ishlatiladi.

Truba gorizontal holda o’rnatilgani uchun 1-1 va 2-2 kesimlardagi bosimlarning o’zgarishi Bernulli tenglamasi orqali quyidagicha ifodalanadi:

Bundan

;

bu yerda h – trubaning tor va keng kesimidagi bosimlar o’zgarishining difmanometrda o’lchangan miqdori, m (ishchi suyuqlik ustuni).

Trubadagi suyuqlikning o’rtacha tezligi va sarfini aniqlash uchun uzluksizlik tenglamasidan foydalanib tezlikni ω₁ va trubaning diafragmadan keyingi tor kesimidagi tezligini ω₂ bilan ifodalaymiz.


.

ω ning qiymatini dinamik naporlar ayirmasini ifodalovchi tenglamaga qo’ysak:

.

Bundan .

Diafragma teshigi S₀ dan o’tayotgan, ya’ni trubadan o’tayotgan suyuqlik sarfining miqdori esa:

, (4.3)

bu yerda α – tuzatish koeffitsienti (α<1); d₀ – diafragma teshigi diametri.

Tuzatish koeffitsientining miqdori suyuqlikning harakat rejimiga va drosselь asboblar diametrining truba diametri nisbatiga bog’liq:


,

bu yerda d₀ va d₁ – drosselь asboblar va trubaning diametri.

Koeffitsient α drosselь asboblarning sarf koeffitsienti deb yuritiladi. Drosselь qurilmalarining diametri truba diametridan 3-4 marta kichkina, shuning uchun (4.3) tenglamadagi nisbatlar miqdori juda kichik bo’ladi, demak, suyuqlikning sarfini quyidagicha aniqlash mumkin:

. (4.4)

Nonyutoniy yoki anomal suyuqliklar

SHvedov-Bingam yopishqoq plastik suyuqliklari. Og’ir, quyuq, yuqori dispersiyali muxitlarni oqa boshlashlari juda ko’p sonli tekshirishlar natijalariga ko’ra, qo’yilgan zo’riqish ma’lum bir chegaraviy zo’riqishdan katta bo’lgandagina ro’y beradi. Urinma zo’riqish chegaraviy urinma zo’riqishdan katta bo’lganda ya’ni bo’lganda suyuqlikni fazoviy strukturasi buziladi va oqim bosiladi. bo’lganda birgam suyuqliklari o’zlarini huddi qattiq jismlardek tutadilar. Demak bunday suyuqliklarda urinma zo’riqish ta’sirida fazoviy strukturani to’liq buzilishi ko’zatiladi, natijada Bingam suyuqliklari xuddi Nьyuton suyuqliklari singari oquvchan bo’lib qoladi. Urinma zo’riqishni ta’siri to’xtatilishi bilan buzilgan struktura vaqt o’tishi bilan yana tiklanadi. Suyuqliklarni bunday xususiyatlarini kolloid aralashmalar uchun eng oldin SHvedov ochgan bo’lib keyinroq Bingam yuqori dispersiyali muhitlar uchun quyidagi modelni taklif qiladi. Unga ko’ra

bu yerda – chegaraviy dinamik zo’riqish, – plastik yopishqoqlik koeffitsienti deyiladi. (2) ifoda yopishqoq plastik muxitlar uchun SHvedov- Bingam modeli deb ham yuritiladi. Bunday muxitlarni oqish grafigi, ya’ni oqimni reologik chizig’i (1g)-rasmda tasvirlangan bo’lib u zo’riqsh tasvirlangan o’qini qandaydir ₀ nuqtada kesib o’tuvchi (ya’ni koordinata boshidan o’tmaydigan) to’g’ri chiziqdan iborat bo’ladi. Keyingi tekshirishlarni ko’rsatishcha bo’rg’ulash aralashmalari, tsementli qorishmalar va ba’zi yog’li kraskalarni ham oqish jarayonini ifodalashda (2) modeldan foydalanish maqsadga muofiq bo’lar ekan.
Uchinchi turdagi suyuqliklarda xarakat deformatsiya boshlangan paytdan boshlanadi, ya’ni ularda oqimni boshlanishini chegaraviy qiymati degan tushuncha bo’lmaydi. Bu yerda yopishqoqlik koeffitsienti o’rniga bo’lish mumkin bo’lgan yopishqoqlik degan tushuncha kiritiladi va u zo’riqish koeffitsientini tezlik gradientiga nisbatidan topiladi. Reologik chiziq tezlik gradientini kichkina qiymatlarida egri chiziqdan iborat bo’lib, bu hol uchun qovushqoqlik qiymati katta bo’ladi. Tezlik gradientini qiymati orta borishi bilan reologik chiziq sekin asta og’ish burchagi xam o’zgarib boradi va qovushqoqlik qiymati kamayadi. Bunday reologik egri chiziqni Ostvalьd-de Volle quyidagi matematik formula yordamida ifodalashni taklif qilgan. Unga ko’ra:
(1)
Bu yerda k va n (n<1) berilgan suyuqlik uchun o’zgarmas kattalik bo’ladi va k – suyuq eritmalarda yumshoqlik, quyuqlik darajasini bildiruvchi koeffitsient, n – nonьtoniylik darajasini bildiruvchi ko’rsatgich deyiladi va ushbu kattaliklar ham tajriba yo’li bilan aniqlanadi. Agar suyuqlikda qovushqoqlik qancha katta bo’lsa k ham shuncha katta qiymatga ega bo’ladi, n – birdan qanchalik katta qiymatga farq qilsa suyuqliklarda nonьtoniylik xususiyati shuncha yaqqolroq ko’rinadi va aksincha n – birga yachqinlashgani sari suyuqlik xususiyatlari Nьyuton suyuqliklariga yaqinlashib boradi va
n =1 bo’lganda bo’ladi. Bunday reologik modelь bilan tasvirlanadigan suyuqliklarga psivdoplastik suyuqliklari deyiladi.
Ko’pgina suyuqliklarni reologik modellari deformatsiya tezligini nisbatan kichik qiymatlarida shu qonunga buysunadi. Nonьyutoniylik darajasini bildiruvchi ko’rsatgich birdan juda kichik bo’lsa ya’ni bo’lsa (1) ifodada deformatsiya tezligini yetarlikcha kichik qiymatlari uchun qovushqoqlikni qiymati juda katta bo’ladi. Amalda, real suyuqliklarda bunday xol ko’zatilmaydi va bu xol ma’lum miqdorda (1) modelni kamchiligi hisoblanadi. SHuning uchun (1) ifodani algebraik soddaligi, tajriba yo’li balan aniqlanadigan kattaliklarni soni kamligi va xayotda real suyuqliklar uchun xisoblash ishlari deformatsiya tezligi -ni katta qiymatlarida bajarilishini xisobga olib ko’pgina gidravlik xisoblash ishlari uchun (1) modeldan foydalanish maqsadga muvofiqdir deb olinadi. Bu model hozirgi kunda muxandislik xisoblashlarda keng qo’llaniladi, reologik oqim chizig’i shu modelga bo’ysunadigan suyuqliklarga va polimerli aralashmalarni, suspenziyalarni, burg’ulash aralashmalarini, ba’zi bir tipdagi bo’yoqlarni hamda dispers sistemalarni kiritish mumkin, bulardan tashqari tarkibida katta miqdorda asfelьten va smola bo’lgan neftlar ham shunday suyuqliklar toifasiga kiradi.
Ikkinchi toifadagi suyuqliklarga reologik parametrlari vaqt bo’yicha o’zgaruvchan suyuqliklarni kiritish mumkin. bunday suyuqliklarda dinamik qovushqoqlik faqt tezlik gradentiga emas, balki deformatsiyani davomiyligiga ham bog’liq bo’ladi. Bunday suyuqliklarni tiksotropik suyuqliklar deyiladi va ularda deformatsiya natijasida ularni fazoviy strukturalarini buzilishi kuzatiladi, buning natijasi qovushqoqlikni qiymati kamayib boradi bu hol esa o’z navbatida oquvchanlikni ortishiga, olib keladi. Deformatsiyalanish to’xtatilgandan so’ng ma’lum muddat o’tgach bunday suyuqliklarda fazoviy stukturani yana qaytadan tiklanishi yuz beradi va qouvshqoqlikni qiymati yana ortib ketadi (1-rasm).

• 
  rasm. Tiksotropik suyuqliklarni oqim chizig’i.
  

Ya’ni suyuqlik deformatsiyalanganda zo’riqish A nuqtagacha egri chiziq bo’yicha ortib boradi, deformatsiya to’xtatilganda esa A nuqtadan A to’g’ri chiziq bo’yicha kamayib boradi. egri chiziq va to’g’ri chiziqlardan hosil bo’lgan yuza suyuqlikni tiksotropik hususiyati ko’rsatkichi deyiladi. Suyuqlik o’zgarmas tezlik bilan deformatsiyalanganda urinma zo’riqish egri chiziq bo’yicha o’zgarib boradi va shu deformatsiya tezligi o’zgarmas qiymatda ushlab turilsa zo’riqish V qiymatgacha kamayadi. Buning sababi suyuqlikni fazoviy strukturasi buzulib ketadi va keyinchalik deformatsiya ta’siri kamaytirilsa yoki batamom to’xtatilsa suyuqlikning strukturasi qaytadan tiklanadi, lekin bu tiklanish chiziqi bo’ylab bo’ladi va hosil bo’lgan shaklga gestirizis sirtmog’i deyiladi. Gestirizis sirmog’ining tavsifi deformatsiya tezligiga bog’liq bo’ladi, reopektik suyuqliklarida esa aksincha deformatsiya tezligi ortib borishi bilan ularning fazoviy stukturasi rivojlana boradi. Teksotropik suyuqliklariga ko’pgina lok – bo’yoqlar, qo’rilishda ishlatiladigan aralashmalar, keramik massalar, beton aralashmalar kiradi. Lok – bo’yoqlar shunday xususiyatlari tufayli vertikal devorlardan oqib ketmaydilar.

Yuqorida aytib o’tilganidek va bari bir so’z bilan reologik parametrlar deyiladi va ular tajribi yo’li bilan aniqlanadi. Tajribalar yopishqoqlikni o’lchash asboblarida o’tkaziladi. O’z navbatida yopishqoqlikni o’lchash vrsitalari rotatsion va kopillyar yopishqoqlikni o’lchov vositalariga ajraladi. Rotatsion yopishqoqlikni o’lchov asbablari o’qlari bir chiziqda joylashgan ikki tslindr yoki konus va plastinkali o’lchov vositalari bo’lib, bir tslindr yoki plastinka o’zgarmas, ikiinchi tslindr yoki konus ma’lum burchak tezlik bilan aylanganda tsilindrlar yoki konus va plastinka oralig’ida joylashgan tekshirilayotgan suyuqlikda urinma zo’riqish vujudga keladi.Ushbu o’lchov vositalari hosil bo’lgan urinma zo’riqishni aniqlash imkonini beradi. TSilindr yoki konusni aylanish burchak tezligini to’rli qiymatlari uchun mos o’rinma zo’riqishni qiymatlari aniqlanadi hamda koordinata tekisligida reologik oqim chizig’i chiziladi. Bu ulchov asboblarida tashqi qo’zg’almas tsilindr deametri ichki tsilindr diametridan kattaroq bo’ladi va tekshirilayotgan suyuqlik shu ikki tsilindr oralig’ini to’ldirib turadi. Konus plastikali o’lchov asbablarida esa tekshirilayotgan suyuqlik ikki tekislik oralig’ida bo’ladi.
Kopillyarli yopishqoqlikni o’lchov asboblarida tekshirilayotgan suyuqlikni turlicha ortiqcha bosimlar ostida uzunlik va deametri ma’lum kopillyardan oqib chiqish paytidagi sarfi aniqlanadi va


,

ifodalar yordamida urinma zo’riqish va tezlik gradenti aniqlanib reologik oqim chizig’i chiziladi. Bu yerda: – hosil qilingan ortiqcha bosim, kopilyarni radius va uzunligi, tekshirilayotgan suyuqlikni hajmiy sarfi.