Дәріс Гидравлика пәні. Сұйық және газдың физикалық қасиеттері Дәріс жоспары
жүктеу/скачать 0,55 Mb.
|
сұйық режимдері
- Бұл бет үшін навигация:
- Сұйықтықтың тұтқырлығы
Сығымдылық – қысым жоғарылаған кездегі сұйықтық көлемінің азаю қасиеті. Ол көлемдік сығылу коэффициентімен βp сипатталады. Көлемдік сығылу коэффициенті қысым өзгерісі кезіндегі сұйықтық көлемінің салыстырмалы өзгеруін білдіреді, өлшем бірлігі м2/H:
мұндағы ΔV- қысымның Δp шамасына жоғарылағандағы сұйықтық көлемінің азаюы; V- сұйықтықтың бастапқы көлемі. (1.5) теңдеудегі минус таңбасы қысымның оң өсімшесіне Δp көлемнің теріс азаюы ΔV сәйкес келетіндігін білдіреді. Сұйықтықтың сығымдылығы гидравликалық жүйелер үшін теріс фактор болып табылады, өйткені сұйықтықтың сығылуына жұмсалатын энергияның қайтымсыздығына байланысты жетектердің жалпы п.ә.к. төмендейді. Сұйықтық көлемінің сығылу коэффициентіне кері шама сұйықтықтың серпімділік модулі деп аталады да Е- әрпімен белгіленеді:
Сұйықтардың серпімділік модульдері мәндерінің жоғарылығына байланысты техникалық есептерде сығымдылықты ескермеуге, яғни сұйықты сығылмайды деп есептеуге болады. Бірақ, кейбір жағдайларда сығымдылық гидравликалық құрылғылардың жұмыстары негізделетін база болып табылады, мысалы, сұйықтық серіппелер және амортизаторлар. Сұйықтықтың тұтқырлығы – Әртүрлі жылдамдықпен аққан сұйықтың екі қабатының арасында болатын үйкеліс кедергіні тұтқырлық деп атайды, немесе сұйықтың жанама кернеуге қарсы тұру қасиетін айтады, кейде сұйықтың ішкі үйкелісі деп те атайды. Тұтқырлық көлемдік және тангенциальдыға бөлінеді. Көлемдік тұтқырлық сұйық сығылғанда және созылғанда білінеді және көлемдік деформация мен қысым арасында фазалар бойынша жылжуды және серпімді тербелістерде энергия таратылуды тудырады. Гидравликалық жүйелердегі жұмыстық сұйықтықтардың көлемдік тұтқырлығы толық зерттелмеген және техникалық есептерді шығарғанда ол ескерілмейді. Тангенциальды (жылжымалы) тұтқырлық деп сұйықтың бір қабатқа қарағандағы басқа қабаттың жылжуына кедергі жасай алу қабілетін айтады. Сұйықтықта ішкі үйкеліс күшінің барлығын алғаш рет И.Ньютон қарастырған. Оның 1687 жылы келтірілген гипотезасы бойынша, сұйықтықтың екі қабатының арасында пайда болатын үйкеліс күші F қысымға емес, сұйық тегіне, қабаттардың жанасу ауданына және ағуының салыстырмалы жылдамдығына тәуелді. Өзенде ағатын сұйықтықтың (судың) жоғарғы қабаты төменгісімен салыстырғанда жоғары жылдамдықпен ағатыны белгілі. Сұйық ағымын ойша қабаттарға бөліп, олардың арасында өзен түбіне жақындаған сайын жылдамдықты төмендететін, тіпті өзен түбіндегі жылдамдықты нөлге жақындататын, үйкеліс күші бар екендігіне көз жеткізуге болады. Сұйықтың екі қабаты арасында пайда болып, ара қашықтығында жылдамдықтардың dv айырмашылығымен қозғалатын үйкеліс күші мынаған тең:
мұндағы S- сұйық қабаттарының жанасу ауданы; - сұйық ағысы бағытындағы жылдамдық градиенті деп аталатын жылдамдықтың салыстырмалы өзгеруі; μ- тұтқырлықтың динамикалық коэффициенті. таңбасы шамасының таңбасына сәйкес қойылады. Тұтқырлықтың динамикалық коэффициенті Паскаль- секундпен (Па*с) немесе пуазбен (П) өлшенеді және сұйық тегі мен оның температурасына тәуелді болады. 1 П= 1 дин*с/см2. 1 дин=10-5 Н=1,02*10-6 кгс болғанда, ал 1 м2 =104 см2 болса, онда 1 П=0,1 Па*с=0,0102 кгс*с/м2. Динамикалық тұтқырлықпен қатар гидравликада кинематикалық тұтқырлық та қолданылады. Динамикалық тұтқырлық коэффициентінің оның тығыздығына қатынасы кинематикалық тұтқырлық болып табылып, ν коэффициенті арқылы белгіленеді:
Кинематикалық тұтқырлық коэффициентінің өлшем бірлігі: 1 Ст=1 см2/с=1*10-4м2/с=0,01сСт. Тамшылы сұйықтардың тұтқырлығы оның температурасына тәуелді, температура жоғарылаған сайын сұйықтық тұтқырлығы төмендейді. Газдардың тұтқырлығы керісінше, температура жоғарылаған сайын тұтқырлығы да жоғарылайды. Оның түсінігі ретінде, сұйықтық молекулалары газ молекулаларына қарағанда бір-біріне жақын орналасуын және тұтқырлық молекулалар ілінісуінің күшінен пайда болатынын айтуға болады. Молекулалар ілінісуінің күші сұйықтық температурасы ұлғайған сайын азаяды, соның әсерінен тұтқырлық та азаяды. Ал газдардың тұтқырлығы, негізінен, ондағы молекулалардың ретсіз жылулық қозғалысымен түсіндіріледі де, ол қозғалыстың қарқыны температура ұлғайған сайын өседі. Сондықтан газдардың температурасы ұлғайған сайын тұтқырлығы да өседі. Сұйықтар тұтқырлықтарының шамасын анықтау үшін вискозиметр деп аталатын әр түрлі конструкциялы приборлар қолданылады. Осылардың ішіндегі ең кең тараған түрі – ол Энглер вискозиметрі. Энглер вискозиметрі диаметрі 106 мм болатын цилиндрлі ыдыстан, және оның түбіне жалғанған диаметрі 2,8 мм болатын қысқаша түтіктен тұрады. Энглер градусы бойынша тұтқырлық (°Е) вискозиметрден осы түтік арқылы өз салмағының әсерімен 200см3 сыналатын сұйықтықтың ағу уақытының t, дәл сол прибордан сол мөлшердегі 20°С температурадағы тазартылған судың ағу уақытына tсу қатынасымен анықталады. Әдетте tсу=50…52 c. Сонда:
Энглердің шартты тұтқырлығын кинематикалық тұтқырлыққа ауыстыру үшін келесі теңдікті қолданады:
Газтәріздес сұйықтар. Газтәріздес сұйықтардың сығылатындығына байланысты олардың тығыздығы және көлемдік салмағы қысым мен температураға тәуелді болады. Газдардың сығылу және кеңею процесі: Бойль – Мариот заңы
мұндағы р1 және р2 - қысымдар; V1 және V2 – р1 және р2 қысымдарындағы тұрақты температурадағы газдардың көлемі. Гей – Люссак заңы
мұндағы T1 және T2 – абсолютті температуралар; T1=273.15+t1; T2=273.15+t2; (мұндағы газ температуралары Цельсий шкаласы бойынша). Гей – Люссак және Бойль – Мариот заңдарының негізінде идеал газ күйінің теңдеуі:
мұндағы G – кгс- пен өлшенетін газдың салмағы; R – меншікті газ тұрақтысы, ол 1◦ -қа қыздырғандағы 1 кгс газдың кеңеюге кеткен жұмысқа тең (p=const); R=848/M кгс∙м/кг∙град (мұндағы М – газдың молекулалық салмағы). Изотермиялық процесс Бойль – Мариот заңымен сипатталып, газдың тұрақты температурасында байқалады. Адиабаттық процесс газдың қоршаған ортамен жылу алмастыруынсыз болады және келесі теңдікпен сипатталады:
мұндағы адиабата көрсеткіші k = Cp/Cv (мұнда Ср және Cv—тұрақты қысым мен тұрақты көлемдегі газдың жылу сыйымдылығы). Газ күйінің өзгеруінің изотермиялық және адиабаттық процестері политроп теңдеуімен сипатталатын политропты процестердің жеке жағдайымен түсіндіріледі:
мұндағы n – политроп көрсеткіші, ол V=f(p) графиктік тәуелділігін зерттеу негізінде әр нақты жағдайға байланысты анықталады. Көріп отырғанымыздай, n=1 болған жағдайда процесс изотермиялық, ал n=к болғанда адиабаттық болады. Сұйыққа әр түрлі күштер әсер етеді, оларды массалық және беттік күштер деп бөлуге болады. жүктеу/скачать 0,55 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|