Ағыс режимдері. Ламинарлы және турбулентті ағыс.

Табиғатта сұйық қозғалыстың екі әртүрлі тәртібі бар екендігін бақылаудың нәтижесінен білеміз. Оның біріншісінде жекелей тарамдар бір-бірімен араласпай, параллель түрінде қозғалады. Сұйықтық бұлайша ағыстық бағытымен параллель күйінде қабаттар тәрізді араласа отырып белгілі бір тәртіппен қозғалысы ламинар ағыс деп атайды (латынша Lamina – пластина).

Ал екінші жағыдайда, ағыс белгілі бір тәртіпсіз, олқы күйінде судың жылжуы. Сұйықтық құбырдың бойымен келіп түсуінің негізгі жолымен қатар, оның кей бөліктерінің айналып, араласа отырып заңсыз тәртіпте келуі де айқындалған. Сұйықтың мұндай тәртіпсіз жылжу түрі турбуленттікағыс деп аталады (латынша turbulentus тәртіпсіз құйынды).

а) ламинарлы ағыс, б) турбуленттік ағыс

2.1.1 сурет - Сұйық қозғалыстың екі түрлі тәртібі

Сұйық қозғалысының нақты қалайша болатындығын нақтылау 1883 жылы енгізілді, бұл ағылшын физигі Рейнольдстың тәжрибесінің нәтижесінде болған еді. Кейбір теориялық тұжырымдар мен осы тәжірибелердің нәтижелеріне сүйене отырып Рейнольдс ортақ жағыдайды анықтады, мұнда сұйық жылжуының ламинарлы және турбуленттік тәртібінің болуына, небір тәртіптен екіншісіне ауысуға мүмкіндік бар. Құбырдағы сұйық ағынының тәртібі осы қозғалысты анықтайтын негізгі факторларды ескеретін шексіз сандардың көлеміне қатысты болады екен, орташа жылдамдық w, құбыр диаметрі d, сұйық тығыздылығы ρ және оның абсолюттік тұтқырлығы μ. Бұл сан мына түрде

(2.1.1)

болады (кейін бұған Рейнольдс саны деген атау берілді).

Ламинарлы қозғалыстан турбулентікке ауысатын Рейнольдс сандарының мағынасын Рейнольдс санын жоғарғы критикалық саны деп аталады және (Rе_кр)_в белгілейді. Көлем (Rе_кр)_в құбырға ену жағдайына, конвективті ағын мен сұйықтағы алғашқы қарсылықтың болуы не болмауына қатысты.

Турбуленттік тәртіп ламинарлыққа ауысатын Рейнольдс санында төменгі критикалық сан деп аталады (Rе_кр)_н.

Дөңгелек құбырларды есептеуде Рейнольдстың критикалық сандары мына мағынаға ие болады (Rе_кр)_н=2300, бұл сұйықтың турбуленттіктен ламинарлыққа ауысуын көрсетеді, осы кезде критикалық сан (Re) ауқымды көлемге ие болды (толқынды ену үшін ол 2000 дейін жетуі мүмкін).

Қазіргі кезде, тәжірибеде Рейнольдс санының критикалық мағынасының бірінен ғана алу қалыптасқан, яғни Re < 2300 ламинарлы тәртіп, ал Re > 2300 турбуленттік тәртіп.

Сұйықтың шығынын анықтау тәсілдері. Шығынды анықтайтын приборлардың түрлері. Құбырөткізгіштің бойына диафрагманы, соплоны, Вентури соплоларын орнатқан кездегі статикалық қысымның таралуы қандай болады?

Шығын деп бірлік уақытта көлденен қима арқылы ағып өткен сұйық мөлшерін айтамыз. Шығын көлем, салмақ немесе масса бірлігінде өлшенуі мүмкін. Осыған сәйкес шығындарды бөледі: көлемдік, салмақтық немесе массалық.

Қалыптасқан қозғалыста қозғалыс жылдамдығының шамасы мен бағыты уақыт бойынша өзгермейді, сұйықтың қозғалысы тек кеңістіктің координаталарына ғана байланысты өзгереді және кез-келген нүктеде уақыт бойынша өзгермейді.

Сұйық құбырмен қалыптасқан қозғалыста ақса, онда құбырдың әрбір көлденең қимасынан уақыт бірлігінде өткен сұйықтың мөлшері тұрақты болады, оны келесі теңдеу арқылы анықтаймыз

Q = v₁S₁ = v₂S₂ = const

Көрсетілген теңдеу көлемдік шығынның тұрақтылық теңдеуі деп аталады немесе ағын үшін қозғалыстың үзіліссіздік теңдеуі деп аталады. Осы теңдіктен тірі қимадағы орташа жылдамдық оның ауданына кері пропорционалды екенін көруге болады.

Шығынды анықтау үшін біз көпдеген приборлар білеміз: дисктік диафрагма , Вентури шығынөлшегіші, Пито –Прандталь түтікшесі, сопло.

Сұйықтықтың статикалық қысымы дегеніміз ол қарастырылып отырған нүктедегі бағанадағы қысым.

Бернулли теңдеуін қолдаудың бірден бір мысалы біртекті және әртекті азтұтқырлы сұйықтардың шығынын анықтауға арналған Вентурри суөлшегіш немесе шығынөлшегіш деп аталатын құралы. Ол конфузордан (конусты жинағыш аймақ) және диффузордан (конусты тарағыш аймақ) тұрады, бір-бірімен құбырөткізгіштің D диаметрінен аз болатын құбыр цилиндрлі.

Диафрагма – бұл шығын өлшеу үшін арналған құрылғы. Ол екіге бөлінеді : камерасыз диафрагма, камералық диафрагма. Вентури соплосы сияқты жұмыс істейді және Бернулий теңдеуімен негізделген, ағын жылдамдығымен қысымды байланыстырады.

Сұйықтық манометрлері. Микроманометрлер. U-тәрізді манометрлер. Көлбеу түтікшесі бар микроманометрдің жұыс істеу принципі неге негіздлеген?

Сұйық манометрлері сұйықтан бағанадан тікелей есептеумен қарапайым конструкция бойынша, жеткілікті дәл және тұрақты көрсетулер алып жатыр. Өлшемне шектерде үлкеюде бойынша құралдар габаритті мөлшерлер өскендіктен, бірақ олар ептеген шектерде қысым және сиретілу өлшем үшін қолданған ей алады. Сонымен қатар, бұл құралдар шыны тұрбалардың бар болудың аржағынан жеткіліксіз механческой беріктікпен ие болып жатыр.

Манометр– артықша қысымды өлшейтін аспап.

Артықша қысым (манометрлік)– атмосфералықтан артық болатын қысым, яғни абсолютті және атмосфералық қысым арасындағы айырмашылық. .

Өте кіші артықша қысымды немесе вакуумиерлік қысымды өлшеу үшін дәлірек шкаласы бар приборлар қолданылады (көбінісе көлбеу), тығыздығы кішкентай сұйықпен толтырылған приборды микроманометр дейміз.

U тәрізді манометр туралы айта кетсек оның жұмыс істеу принципі

Егер тұрбаға қысымдар құйылатын сынап, шамасы сынап бағанаға миллиметрлерде айтып тұрыса. Қысымда суда тұрбада толтыруда бағанаға су перісіге миллиметрлерде өлшенеді. Қажетті өндіріп алу басқа сұйықтармен тұрбалар жағдайда толтырудың сұйық меншікті салмақ бойынша қайта есеп. Осылай, мысалы, көбейту осы сұйықпен манометрге маңызды көрсетулерге бағанаға су перісіге миллиметрлерге қайта есеп үшін сынап бағанаға миллиметрлерге сұйықта, қайта есепте меншікті салмаққа - осы сұйықта меншікті салмаққа көбейту керек және сынапта меншікті салмаққа бөлу керек 13, 6.

Тұрбаларға сол және оң бөліктерге диаметрлерде айырмашылық өлшемдерге нәтижеге ықпал етпейді. Міндетті түрде емес сонымен бірге деңгейге дейін сұйықпен тұрбаны толтыру керек, айнытпай көрсетулерде есептеуде шәкіл бөлулер сан бойынша деңгейлердің тек қана айырымы есепке алынғандықтан, шәкілде нөлдік белгімен дәл келетін. Обеих бөліктерде сұйықтар деңгейлері нөлдік белгіден биіктік бойынша әртүрлі тараптардан орналасқан кезде, құралдың көрсетуі тең бөлулердің сомаға.