Suyuqlik harakatida gidravlik qarshiliklar va naporlar yo`qolishi peja

8-mavzu. SUYUQLIK HARAKATIDA GIDRAVLIK QARSHILIKLAR VA NAPORLAR YO`QOLISHI
Peja:
8.1. Suyuqlik harakatining rejimlari. Reynolds soni va uning kritik qiymati.
8.2. Gidravlik qarshiliklarning fizik tabiati.
8.3.Tekis harakatning asosiy tenglamasi va quvurlardagi uzunlik bo’yicha bosim yo’qotilishi.
8.4. Suyuqlikning tekis harakatidagi oqimining o’rtacha tezligi va sarfi.


Tayanch iboralar: harakatining rejimlari, Reynolds kritik soni, laminar rejim, turbulent rejim, mahalliy napor yо‘qolishi, uzunlik bо‘yicha napor yо‘qolishi, energiya yо‘qolishi, gidravlik qarshilik koeffitsiyenti, Darsi formulasi, Darsi-Veysbax formulasi, Veysbax formulasi, Shezi koeffitsiyenti.

8.1. Suyuqlik harakatining rejimlari. Reynolds soni va uning kritik qiymati.
Ko’p sonli o’tkazilgan tajribalar natijalarining ko’rsatshicha, suyuqlik harakatida energiya yo’qolishi suyuqlikning harakat rejimiga bog’liq bo’ladi.
1880 yilda buyuk rus olimi D.I. Mendeleev, quvur va kanallardagi suyuqlik harakatning ba’zi holatlarida o’z zarrachalarining ma’lum tuzilish qatorini saqlaydi, ba’zilarida esa aralashib ketishini ko’rsatadi. D.I. Mendeleevning bu kuzatishini 1883 yilda ingliz olimi O. Reynolds tajribalar natijasida isbotlab beradi.
Tajribalar natijasiga asosan suyuqlik va gazlarning harakatida ikki xil harakat rejimi bo’lishi mumkin:
1) Laminar;
2)Turbulent.
Laminar (qatlamli) harakat alohida zarrachalarning aralashmasdan, tezlik va bosimlarning pulsatsiyasiz tartibli harakatini ifodalaydi. Agar o’zgarmas kesimli to’g’ri quvurdan, suyuqlik laminar rejimli harakat bilan oqib o’tsa, unda hamma oqim chizqlari quvur o’qiga parallel yo’nalgan. Barqaror laminar rejimli quvurga ulangan p`ezometr vaqtga bog’liq bo’lmagan bosimning va tezlikning o’zgarmasligini, hamda tebranishlar (pulsatsiya) bo’lmasligini ko’rsatadi.
Turbulent (tartibsiz) harakat suyuqlik zarrachalarining intensiv aralashishini (xaotik), hamda tezlik va bosimlarning pulsatsiyalarini xarakterlaydi. Turbulent rejimli harakatda quvur uzunligi bo’yicha suyuqlikning bo’ylama aralashishi bilan bir qartorda ko’ndalang aralashishi va suyuqlik alohida hajmlarning aylanma harakatlari ham sodir bo’ladi.
Suyuqlik harakati ikki xil rejimi sodir bo’lishini ingliz olimi O. Reynolds o’rgangan.
Suyuqlikning harakat rejimini o’rganish qurilmasi 8.1-rasmda ko’rsatilgan. 1 naporli rezervuarga 8 kranli 7 shisha quvur ulangan. 7 shisha quvurga 6 ingichka naycha orqali 4 idishdan rangli suyuqlik yuboriladi. 1 rezervuarli to’ldirish va uning ichidagi suyuqlik satxini o’zgarmas qilib ushlab turish uchun 2 ventilli 3 quvur va 9 chiqarib tashlaydgan naychalar xizmat qiladi. 8 kran oz ochilishida u shisha quvurda oqim kichik tezlik bilan harakatlanadi. Bu suyuqlik harakatining qatlamli xarakterini va aralashish bo’lmasligini ko’rsatadi. Suyuqlikning bu harakatini laminar rejimli harakat deyiladi.
8 kran ochilishini oshira borsak, 7 shisha quvurdagi harakat tezligi orta boradi va rangli suyuqlik oqim bilan aralashib ketadi. Suyuqlikning bu harakatini turbulent rejimli harakat deyiladi. 8 kranni yopa boshlasak bu xodisalar teskari tartibda hosil bo’ladi, ya’ni turbulent rejim laminar rejim bilan almashinadi.
Qaraladigan quvurdagi konkret suyuqlikning ma’lum oqimi tezligida harakat rejimi almashsa, bunday tezlikka kritik tezlik deyiladi.
Reynolds o’zining tajribalariga asoslanib, kritik tezlik qiymati suyuqlikning kinematik qovushoqligiga to’g’ri proportsional va d quvur diametriga teskari proportsionalligini o’rnatdi, ya’ni

8.1-rasm. Suyuqlikning harakat rejimini o’rganish qurilmasi

Bunda k o’lchamsiz proportsionallik koeffitsienti universal qiymatga ega, ya’ni hamma suyuqlik va gazlar uchun bir xil, shuningdek istalgan quvur diametrlari uchun ham. Bu o’lchamsiz son Reynolds kritik soni deb ataladi va


(8.1)
ifodaga teng.
Reynolds kritik soni qiymati quvur kiritishidagi sharoitlariga, uning devori g’adir-budirligiga, suyuqlilardagi boshlang’ich ta’sirlanishlarga yoki ularning bo’lmasligiga, konvektsion oqimlarga va boshqalarga bog’liq. Amaliy hisoblarda doiraviy o’zgarmas diametrli quvurlar uchun qabul qilinadi.
O’lchamsiz
(8.2)
kompleks Reynolds soni yoki kriteriysi deb ataladi. Bu kompleks yordamida suyuqliklarning harakat rejimi aniqlanadi.
bo’lganda, suyuqlikning harakat rejimi laminar, bo’lganda esa turbulent bo’ladi.
Reynolds soni suyuqlik harakatining asosiy xarakateristikasi bo’lib hisoblanadi. U oqim inersiya kuchlarining ishqalanish (qovushoqlik) kuchlariga nisbatini ifodalaydi. Reynoldsning kichik qiymatlarida suyuqlik qovushqoqligi, umuman oqimda sodir bo’ladigan mayda tezlik pulsatsiyalarini tekislab, oqimga aks ta’sir ko’rsatadi. Reynolds sonining katta qiymatlarida inertsiya kuchlari hal qiluvchi ta’sirga ega bo’lib, ularning ta’siri natijasida oqim bir elementidan boshqasiga energiya yetkazishiga olib keladi.
Doiraviy kesimga ega bo’lmagan quvurlar va kanallar uchun Reynolds soni quyidagi formulalardan aniqlanadi:
; ,
bu yerda R – gidravlik radius, R=d/4; d_e – ekvivalent diametr.
R=d/4 hisobga olib,

ega bo’lamiz.
Demak, bo’lsa laminar rejim, bo’lsa, turbulent rejim bo’ladi.
Isitish, ventilyatsiya, gaz uzatish, suv o’tkazish va boshqa quvurlar tizimlarida, harakat turbulentli bo’lib hisoblanadi, chunki harakatlanayotgan muhit (suv, havo, gaz, par) kam qovushqoqlikka ega. Shuning uchun laminar rejim bularda kam kuzatiladi. U asosan quvurlardagi qovushqoq suyuqliklar (moy, neft, glitserin) harakatida, suyuqliklarning juda ingichka (kapilyar) naychalarida va suv tashuvchi qatlamlar harakatlarida kuzatiladi.