Suyuqlikning quvurdagi harakati Tajriba qurilmasining tuzilishi Laminar va turbulent oqim

1 ilova
Mavzu: Real suyuqliklarning harakat rejimlari.

Reja:

1. 
   Suyuqlikning quvurdagi harakati
   
2. 
   Tajriba qurilmasining tuzilishi
   
3. 
   Laminar va turbulent oqim.
   

Suyuqlikni quvurdagi harakati ingliz olimi Osborn Reynolds tomonidan o’ta sodda qurilma yordamida to’liq o’rganilgan.

Qurilma tarkibi ishchi suyuqlik idishi 1, unga biriktirilgan shaffof gorizontal quvur 2 va rangli suyuqlik (indikator) uchun idishchadan 4 iborat bo’lgan.





-расм. Тажриба qурилмасининг тузилиши: 1- ишчи суюqлик идиши; 2-шаффоф qувур; 3,5- жўмраклар; 4- рангли суюqлик учун идишча; 6- капилляр найча.

Tajribalar mobaynida 1 idishdagi ishchi suyuqlik satxini o’zgarmas holatda bo’lishi ta’minlangan. Dastlab shaffof quvurga o’rnatilgan jo’mrak 3 biroz ochilib, undan suyuqlik oqib chiqadi. Shundan so’ng, 4 idishdagi rangli suyuqlik jo’mragini 5 ochish tufayli kapillyar trubka 6 orqali shaffof trubkaga 2 indikator yuboriladi. Indikator zichligi va tezligi ishchi suyuqlik parametrlariga monand bo’ladi.

Tajribalar paytida, shaffof quvurdagi ishchi suyuqlik sarfi kichik bo’lganda, rangli suyuqlikning ingichka oqimi ip shaklida (aniq gorizontal holatda) bo’ladi. Bu paytda indikator va ishchi suyuqliklarning o’zaro aralashuvi kuzatilmagan. Demak, ishchi suyuqlik va buyoq zarrachalarining yo’llari to’ғri chiziqli bo’lib, ular o’zaro parallel traektoriyalar bo’yicha harakatlanadi. Suyuqlikning bunday turғun oqimi parallel oqimchali yoki laminar (lot. lamina- qatlam) oqim deb nomlangan.

Kelgusida, ishchi suyuqlik sarfi oshirilganda, shaffof quvurdagi rangli suyuqlik tolasi dastlab to’lqinlana boshlaydi va nihoyat ishchi suyuqlik massasi bilan aralashib, to’la yuvilib ketadi.

Oqimning ko’ndalang kesimida intensiv aralashuvga sabab bo’ladigan bunday tartibsiz harakat turbulent (lot. turbulentus- tartibsiz, tez oqar) oqim deb belgilangan.

Reynolds o’z tajribalari yordamida harakatni laminar rejimdan turbulent rejimga o’tishi nafaqat oqim tezligidan, balki suyuqlikning fizik xossalari (zichligi, qovushqoqligi) va aniqlovchi geometrik o’lchamdan (quvurning ichki diametridan) ham boғliq ekanligini aniqladi. Bu o’zgaruvchan kattaliklar asosida Reynolds quyidagi o’lchamsiz kompleksni keltirib chiqardi:

Re = d/ = d/ , (13-10)

bu erda - oqimni o’rtacha tezligi, m/s; d- quvurning ichki diametri, m; - suyuqlikning zichligi, kg/m³; - qovushqoqlikning dinamik koeffistienti, Pa^.s; - qovushqoqlikning kinematik koeffistienti, m²/sek.

Ushbu o’lchamsiz kompleks Reynolds kriteriysi deyiladi. Re kriteriysining son qiymati harakat rejimini aniqlash bilan birga oqim harakatidagi qovushqoqlik va inerstiya kuchlarining o’zaro nisbatini ham aniqlaydi.

Suyuqlikni harakat rejimi Reynolds kriteriysining kritik qiymati Re_kr bilan aniqlanadi. To’ғri va tekis yuzali quvurlar uchun Re_kr=2300. Agar Re<2300 bo’lsa suyuqlik oqimi laminar rejimda, agar Re2300 bo’lsa - turbulent rejimda bo’ladi. Re10⁴ bo’lganda suyuqlikning turғun turbulent rejimi yuzaga keladi. 23004 chegaralar o’tish sohasi bo’lib, bu paytda quvur devori yonida suyuqlik harakati laminar, uning o’qi atrofida esa turbulent rejimda bo’ladi.

Suyuqliklar kesim yuzasi dumaloq bo’lmagan turlicha shakldagi kanallarda ham oqishi mumkin. Bunday hollarda (13-10) tenglamadagi aniqlovchi geometrik o’lcham - quvur diametri o’rniga kanalning ekvivalent diametri d_e (13-6) ishlatiladi.