Tezlik va sarfni o’lchash usullari hamda asboblari

Suyuqlikning laminar va turbulent harakati.

Reynol’ds soni va uning kritik qiymati

Ko’p hollarda truboprovodlardagi harakatlar tekis harakat bo’ladi, ya`ni tezlik oqim yo’nalishi bo’yicha o’zgarmaydi. Bu hossa harakatning qanday bo’lishiga, asosan, ichki ishqalanish kuchi ta`sir qiladi. Bunda uning ikki kesimidagi bosimlar farqi ishqalanish kuchining va geometrik balandliklar farqining katta yoki kichikligiga bog’liq bo’ladi. Bu kuchlar

Laminar harakatni tajribada kuzatish uchun suyuqlik oqayotgan shisha trubaning boshlang’ich kesimiga shisha naycha orqali rangli suyuqlik quyib yuboriladi bunda rangli suyuqlik aralashmasidan to’g’ri chiziq bo’yicha oqimcha ko’rinishida ketadi.Agar suyuqlikning tezligini oshira borsak harakat tartibi o’zgarib boradi.Tezlik ma`lum bir chegaradan o’tgandan zarrachalarning kinetik energichsi ko’payib ketishi natijasida ular ko’ndalang yo’nalishda harakat qila boshlaydi.Natijada zarrachalar o’zi harakat qilayotgan qavatdan qo’shni qavatga o’tib energiyasining bir qismini yo’qotadi va yana o’z qavatiga qaytib keladi.Oqimning tezligi juda oshib ketsa zarrachalar bir qavatdan iqqinchi qavatga tez o’ta boshlaydi va suyuqlik harakatining tartibi buziladi va turbulent harakat deyiladi. Agar trubada oqayotgan suyuqlik oqimining boshlang’ich kesimida rang qo’shib yuborsak u tezliqning ma`lum bir miqdordan boshlab egri chiziq bo’yicha ketadi.Agar tezlikni oshirishni davom ettirsak rang suyuqlikka butunlay aralashib ketadi.Bundan ko’rinadiqi suyuqlikning parallel oqimchani tartibli harakati buziladi.Suyuqlik harakatining ikki tartibli harakatini ingliz olimi O.Reynol’ds 1883 yilda tajribada tekshirgan.Suyuqlikning harakatini oqim tezligi bilan o’lchami ko’paytmasining qovushqoqlik kinematik koeffitsentiga nisbatidan iborat o’lchovsiz miqdor va bu miqdor olimning sharafiga Reynol’dssoni deb ataladi.

Turli shakldagi notsilindrik trubalar va o’zanlardagi oqimlar uchun Reynol’ds soni quyidagicha o’lchanadi:

bu erda d – trubaning ichki diametri; d_eqv – o’zan yoki notsilindrik trubaning ekvivalent diametri , R – gidravlik radius.

Suyuqlikning laminar harakatdan turbulent harakatga o’tishi Reynol’ds soni R_e ning ma`lum kritik miqdori bilan aniqlanadi va u Reynol’ds kritik soni deb ataladi va R<sub>e,qr</sub> bilan teng. Agar oqimni juda silliq trubada har qanday turtki va tebranishlardan holi bo’lgan sharoitda tekshirsaq, Reynol’ds kritik soni 2320 dan va hatto undan bir necha marotaba ortiq bo’lishi mumkin. Lekin Reynol’ds soni ma`lum bir qiymatdan o’tganidan qeyin harakat (har qanday ehtiyot choralari qurilmasi) albatta turbulent bo’ladi. Bu son Reynol’ds yuqori kritik soni deb ataladi va R_e,qr,yuq = 10000 ga teng bo’ladi. Bu songa qiyos qilib, yuqorida keltirilgan kritik R_e,qr = 2320 soni Reynol’ds quyi kritik soni deb ataladi. R_e Reynol’ds soni R_e,qr,q dan kichik bo’lganda barqaror laminar harakat bo’ladi, u R_e,qr,yuq dan katta bo’lganda esa turbulent harakat barqarorlashgan bo’ladi. Agar Reynol’ds soni bu ikki miqdor o’rtasida, ya`ni ,

R _e,qr,q R_e R_e,qr,yuq bo’lsa, turbulent harakat beqaror bo’lib bu holatni o’tkinchi tartib deyiladi. Shunday qilib, suyuqlik harakatida asosan ikki tartib: laminar va turbulent tartib mavjud. Bu tushunchani aniqroq ifodalasak, u holda uch xil tartib mavjud bo’lib, ular Reynol’ds soniga bog’liq:

1. 
   laminar tartib – R_e  2320 da,
   
2. 
   o’tkinchi tartib – 2320  R_e  10000 da,
   
3. 
   barqarorlashgan turbulent tartib - R_e  10000 da.
   

Misol uchun suvning tabiatda yoki texnikada kuzatilayotgan harakatida gravitatsiya hodisasi mavjud bo’lsa, uning modelida geometrik va kinematik o’xshashlik bo’lishidan tashqari, xuddi shunday gravitatsiya hodisasi mavjud bo’lishi kerak. Hodisalarning o’xshashligi fikr o’xshashlik, vaqt o’xshashligi, chegaraviy shartlarning o’xshashligini ham o’z ichiga olishi kerak. Bular ikki o’xshash hodisalar uchun bir ismli miqdorlarning nisbatlari bir xil qiymatiga ega bo’lishini taqozo qiladi. Masalan, bir hodisa uchun uzunlik o’lchamlari l_1, l_2, l_3, …... l_n, birinchisiga o’xshash, ikkinchi hodisaning uzunlik o’lchamlari esa l₁¹ ; l₂¹ ;l₃¹;..........l_n¹ ,bo’lsin u holda

bo’lsa bu hodisalar geometrik o’xshash bo’ladi.Xususan l₁ l₂ l₃.... l_n trubaning uzunligi ,diametri ,tezlik yoki boshqa parametri o’lchanayotgan nuqtaning koordinatmlari bo’lishi mumkin.Yuqorida aytilgan hodisalar uchun tezlik o’lchamlari bo’lsin.

Bo’lsa, bu hodisalar kinematik o’xshash bo’ladi. Quyidagi ..... o’lchov olib borilayotgan nuqtalardagi tezliklardir.

Tayanch iboralar: Sarf va miqdor o’lchagichlar, standart toraytuvchi qo’rilmalar, bosim farqi o’zgaruvchan sarf o’lchagichlar, bosim farqi o’zgarmas sarf o’lchagichlar.

1.Sarf va miqdor to’g’risida umumiy ma‘lumotlar

Modda miqdori hisobi bilan bog’liq o’lchashlarda muhim tushunchalar, bu moddaning sarfi va miqdoridir.

Sarf, bu ma‘lum moddaning miqdori vaqt birligida quvo’rning o’tkazgich kesimidan o’tishini ifodalaydi. Sarf ikki turga bo’linadi: hajmiy sarf va massaviy sarf.

Hajmiy sarf Q_h (м³/сек), (м³/соат) va boshqalar bilan o’lchanadi.

Massaviy sarf Q_m (kg/s), (kg/soat), (tonna/soat) va boshqalar bilan o’lchanadi.

Massaviy sarf birliklari hajmiy sarf birliklariga qaraganda tuliqroq ma‘lumot berishi mumkin, chunki moddaning hajmi ayniqsa, gazlarning bosim va haroratiga ko’p darajada bog’liq bo’ladi.

Standartlarga binoan, moddaning sarfini o’lchash uchun ishlatiladigan o’lchash asbobi sarf o’lchagich, moddaning miqdorini o’lchash uchun esa miqdor hisoblagich atamasi qo’llaniladi.

Sarf o’lchagichlarning eng ko’p tarqalgan quyidagi turlari mavjud:

1. 
   Bosim farqlari o’zgaruvchan sarf o’lchagichlar.
   
2. 
   Bosim farqlari o’zgarmas sarf o’lchagichlar.
   
3. 
   Tezlik bosimli sarf o’lchagichlar.
   
4. 
   O’zgaruvchan satxli sarf o’lchagichlar.
   
5. 
   Induksion sarf o’lchagichlar.
   
6. 
   Ultratovushli sarf o’lchagichlar.
   
7. 
   Kalorimetrik sarf o’lchagichlar.
   
8. 
   Ionizatsion sarf o’lchagichlar.
   

Miqdor hisoblagichlar o’lchash usuliga ko’ra quyidagi guruxlarga bo’linadi:

1. 
   Hajm hisoblagichlar.
   
2. 
   Tezlik hisoblagichlar.
   
3. 
   Vazn hisoblagichlar.
   

O’lchanayotgan moddaning turiga ko’ra sarf o’lchagichlar mazut, bug’, gaz va xokazolarni o’lchagichlarga bo’linadi.

2. Bosim farqlari o’zgaruvchan sarf o’lchagichlar

Quvur o’tkazgichlardagi suyuqlik, gaz va bug’ sarfini bosim farqi bo’yicha o’lchash usuli keng tarqalgan va yaxshi o’rganilgan. Sarfni bosim kamayishi o’zgaruvchan sarf o’lchagichlar orqali o’lchash usuli modda potensial energiyasining quvur o’tkazgichdagi toraygan qismidan o’tishidagi o’zgarishiga asoslangan. Dastlabki o’zgartgich vazifasini bajaruvchi toraytirish qurilmasi quvuro’tkazgichda o’rnatilib, mahalliy torayishni hosil qiladi. Modda kesimning toraygan joyidan o’tayotganida uning tezligi oshadi. Tezlikning binobarin, kinetik energiyaning ortishi oqimning toraygan kesimdan o’tishida potensial energiyaning kamayishiga olib keladi. Demak, toraygan kesimdagi statik bosim uning avvalgi kesimidagi bosimdan kam bo’ladi. Shunday qilib, modda toraytirish qurilmasidan o’tishida bosimlar farqi ΔР=Р₂ mavjud bo’ladi (1-rasm). Bu bosimlar farqi oqim tezligi va suyuqlik sarfiga bog’liq. Demak, toraytirish qurilmasi hosil qilgan bosimlar farqi quvuro’tkazgichdan o’tgan modda sarfining o’lchovi bo’lishi mumkin. Sarfning sonli qiymati esa difmanometr o’lchagan ΔР bosimlar farqi bo’yicha aniqlanadi.

Suyuqlik, gaz va bug’larning sarfini o’lchash uchun toraytirish qurilmasi sifatida standart diafragmalar, soplolar, Venturi soplosi va Venturi quvuri ishlatiladi.

1-rasm, a da ko’rsatilgan diafragma dumaloq teshikli yupqa diskdan iborat. Teshikning markazi quvuro’tkazgich o’qida yotishi kerak. Oqimning torayishi diafragma oldida boshlanadi va undan o’tgan, ma‘lum masofadan so’ng o’zining minimal kesimiga erishadi. Undan keyin oqim tobora kengayib quvuro’tkazgichning to’liq, kesimiga erishadi. 1-rasm, a da egri chiziq orqali quvuro’tkazgich devorlari bo’yicha taqsimlangan bosimning o’zgarishi tasvirlangan; shtrix-punktir chiziq bilan quvuro’tkazgich o’qi bo’yicha taqsimlangan bosimni tasvirlovchi egri chiziq, ko’rsatilgan. Ko’rinib turibdiki, diafragma orqasida bosim dastlabki qiymatiga erishmaydi. Modda diafragmadan o’tganda, diafragma orqasidagi burchaklarda «o’lik» hudud hosil bo’ladi. Bu еrda bosimlar farqi natijasida suyuqlikning teskari yo’nalishdagi harakati yoki ikkilamchi oqim paydo bo’ladi. Suyuqlikning qovushqoqligidan asosiy va ikkilamchi oqim bir-biriga qarama-qarshi harakat qilib uyurmalar hosil qiladi. Bunda diafragma orqasida birmuncha energiya sarflanadi, demak, bosim ham ma‘lum darajada kamayadi. Diafragma oldidagi zarrachalar yo’nalishining o’zgarishi va ularning diafragma orqasidagi siqilishi potensial energiyaning o’zgarishiga deyarli ta‘sir ko’rstmaydi. 1-rasm, a da ko’rsatilganidek Р₁ va Р₂ bosimlar diafragma diskining oldi va oraqasidagi diafragma tekisligi hamda quvuro’tkazgichning ichki yuzasi o’rtasida hosil bo’lgan, burchaklarga o’rnatilgan alohida teshiklar yordamida tanlanadi. Soplo (1-rasm, b) konsentrik teshikli nasadka shaklida ishlangan. Uning kirish qismi ravon torayib, chiqish qismi esa silindrdan iborat. Soploning profili sharrachaning to’liq siqilishini ta‘minlaydi va soplodagi silindr teshigining yuzasi oqimning minimal kesimiga teng deb hisoblanishi mumkin (F=F₂). Soplo orqasida hosil bo’ladigan uyurmali harakat diafragmadagiga ko’ra kam energiya yo’qotishlarga olib keladi.

Lekin, bosimlar farqi tenglashgandagi bir xil sarf uchun diafragmaning o’tish teshigidagi yuza soplonikidan katta bo’lgani sababli bosimlar yo’qolishi bir xil. Soploning old va orqasidagi Р₁ va Р₂ bosimlar xuddi diafragmaniqidek tanlanadi.

1-rasm, b da Venturi soplosi tasvirlangan. Venturi soplosi qisqa silindrik qismga o’tuvchi silindrik krish o’tuvchi silindrik kirish qism va kengayuvchi konus diffuzor qismdan iborat. Toraytirish qurilmasining bunday shaklida, chiqish diffuzori mavjudligi tufayli, bosim sarfi diafragma va soplodagi bosim sarfiga nisbatan ancha kam. va bosimlar Venturi soplosining ichki bo’shlig’i bilan aylana bo’yicha joylashgan teshiklar orqali, bog’langan xalqa kameralar yordamida tanlanadi.
; (1)
bu еrda Q_x -hajmiy sarf, m³/с; ΔР – toraytirish qurilmasining yonlarida o’lchangan bosimlar farqi, Па; F₀-toraytirish qurilmasi teshigining yuzasi, m

Massa sarfi hajmiy sarf va suyuqlik zichligi ko’paytmasiga teng:

. (2)
Tajribalarning ko’rsatishicha, sarf koeffitsienti modda turiga bog’liq bo’lmay, asosan toraytirish qurilmasining turi va hajmiga hamda Reynolds soniga, ya‘ni oqimning fizikaviy xossalariga bog’liq: