Vetia kryesore e një lëngu, e cila e dallon atë nga gjendjet e tjera të grumbullimit, është aftësia për të ndryshuar formën e tij për një kohë të pacaktuar nën veprimin e streseve mekanike tangjenciale, qoftë edhe në mënyrë arbitrare të vogla, duke ruajtur praktikisht vëllimin. Një substancë në gjendje të lëngshme ekziston në një diapazon të caktuar të temperaturës, nën të cilin kalon në një gjendje të ngurtë (ndodh kristalizimi ose shndërrimi në një gjendje të ngurtë amorfe - qelqi), sipër - në një gjendje të gaztë (ndodh avullimi). Kufijtë e këtij intervali varen nga presioni.

3.1 Vetitë fizike të lëngjeve:

ü Fluiditeti(Vetësia kryesore. Ndryshe nga lëndët e ngurta plastike, një lëng nuk ka forcë rendimenti: mjafton të aplikohet një i vogël në mënyrë arbitrare forcë e jashtme për të lënë lëngun të rrjedhë.

ü Ruajtja e vëllimit. Një nga vetitë karakteristike të një lëngu është se ai ka një vëllim të caktuar (me konstante kushtet e jashtme). Një lëng është jashtëzakonisht i vështirë për t'u ngjeshur mekanikisht, sepse, ndryshe nga një gaz, ka shumë pak hapësirë ​​midis molekulave. hapesire e lire. Lëngjet zakonisht rriten në vëllim (zgjerohen) kur nxehen dhe ulen në vëllim (kontraktohen) kur ftohen.

ü Viskoziteti. Përveç kësaj, lëngjet (si gazet) karakterizohen nga viskoziteti. Përkufizohet si aftësia për t'i rezistuar lëvizjes së njërës pjesë në lidhje me tjetrën - domethënë si fërkim i brendshëm.Kur shtresat ngjitur të një lëngu lëvizin në raport me njëra-tjetrën, në mënyrë të pashmangshme ndodh një përplasje e molekulave përveç asaj që shkaktohet. ndaj lëvizjes termike. Lëngu në enë, i vënë në lëvizje dhe i lënë në vetvete, gradualisht do të ndalet, por temperatura e tij do të rritet.

ü Formimi i lirë i sipërfaqes dhe tensioni i sipërfaqes.Për shkak të ruajtjes së vëllimit, lëngu është në gjendje të formojë një sipërfaqe të lirë. Një sipërfaqe e tillë është sipërfaqja e ndarjes së fazës së një lënde të caktuar: nga njëra anë është një fazë e lëngshme, nga ana tjetër - një fazë e gaztë (avull) Nëse fazat e lëngshme dhe të gazta të së njëjtës substancë vijnë në kontakt, lindin forca që priren të zvogëlojnë zonën e ndërfaqes - forcat tensioni sipërfaqësor. Ndërfaqja sillet si një membranë elastike që tenton të tkurret.

ü Avullimi dhe kondensimi

ü Duke zier

ü duke u lagur - fenomen sipërfaqësor, që ndodh kur një lëng kontakton një sipërfaqe të ngurtë në prani të avullit, domethënë në ndërfaqet e tre fazave.

ü Përzierje- aftësia e lëngjeve për t'u tretur në njëri-tjetrin. Një shembull i lëngjeve të përziera: uji dhe alkooli etilik, një shembull i lëngjeve të papërziershme: uji dhe vaji i lëngshëm.

ü Difuzioni. Kur dy lëngje të përzier janë në një enë, molekulat, si rezultat i lëvizjes termike, fillojnë të kalojnë gradualisht përmes ndërfaqes, dhe kështu lëngjet gradualisht përzihen. Ky fenomen quhet difuzion (ndodh edhe në substanca në gjendje të tjera grumbullimi).

ü Mbinxehje dhe hipotermi. Një lëng mund të nxehet mbi pikën e vlimit në mënyrë të tillë që të mos ndodhë vlimi. Kjo kërkon ngrohje uniforme, pa dallime të konsiderueshme të temperaturës brenda volumit dhe pa ndikime mekanike si dridhjet. Nëse në lëng i mbinxehur hedh diçka, ajo vlon në çast. Uji i mbinxehur është i lehtë për t'u marrë në një furrë me mikrovalë.Nënftohja është ftohja e një lëngu nën pikën e ngrirjes pa u kthyer në një gjendje të ngurtë grumbullimi.

Ndryshe nga gazrat, forca mjaft të mëdha të tërheqjes së ndërsjellë veprojnë midis molekulave të lëngshme, gjë që përcakton natyrën e veçantë të lëvizjes molekulare. Lëvizja termike e një molekule të lëngshme përfshin dridhje dhe lëvizje përpara. Çdo molekulë lëkundet rreth një pike të caktuar ekuilibri për ca kohë, pastaj lëviz dhe përsëri zë një pozicion të ri ekuilibri. Kjo përcakton rrjedhshmërinë e saj. Forcat e tërheqjes ndërmolekulare nuk lejojnë që molekulat të lëvizin larg njëra-tjetrës gjatë lëvizjes së tyre. Efekti total i tërheqjes së molekulave mund të përfaqësohet si presion i brendshëm i lëngjeve, i cili arrin vlera shumë të larta. Kjo shpjegon qëndrueshmërinë e vëllimit dhe moskompresueshmërinë praktike të lëngjeve, megjithëse ato marrin lehtësisht çdo formë.

Vetitë e lëngjeve varen gjithashtu nga vëllimi i molekulave, forma dhe polariteti i tyre. Nëse molekulat e lëngshme janë polare, atëherë dy ose më shumë molekula kombinohen (bashkohen) në një kompleks kompleks. Lëngjet e tilla quhen të lidhura lëngjeve. Lëngjet e lidhura (uji, acetoni, alkoolet) kanë pikë vlimi më të lartë, më pak paqëndrueshmëri, më të lartë lejueshmëria. Për shembull, alkooli etilik dhe dimetil eteri kanë të njëjtën formulë molekulare (C2H6O). Alkooli është një lëng i lidhur dhe vlon më shumë temperaturë të lartë sesa dimetil eteri, i cili është një lëng jo i lidhur.

Gjendja e lëngshme karakterizohet nga veti të tilla fizike si dendësia, viskoziteti, tensioni sipërfaqësor.

Tensioni sipërfaqësor.

Gjendja e molekulave në shtresa sipërfaqësore, ndryshon ndjeshëm nga gjendja e molekulave thellë në lëng. Konsideroni një rast të thjeshtë - lëng - avull (Fig. 2).

Oriz. 2. Veprimi i forcave ndërmolekulare në ndërfaqen dhe brenda lëngut

Në fig. 2, molekula (a) është brenda lëngut, molekula (b) është në shtresën sipërfaqësore. Sferat rreth tyre janë distancat mbi të cilat shtrihen forcat e tërheqjes ndërmolekulare të molekulave përreth.

Molekula (a) ndikohet në mënyrë uniforme nga forcat ndërmolekulare nga molekulat përreth, kështu që forcat e bashkëveprimit ndërmolekular kompensohen, rezultanta e këtyre forcave është e barabartë me zero (f=0).

Dendësia e një avulli është shumë më e vogël se dendësia e një lëngu, pasi molekulat janë shumë larg njëra-tjetrës. Prandaj, molekulat në shtresën sipërfaqësore pothuajse nuk e përjetojnë forcën e tërheqjes nga këto molekula. Rezultantja e të gjitha këtyre forcave do të drejtohet brenda lëngut pingul me sipërfaqen e tij. Kështu, molekulat sipërfaqësore të një lëngu janë gjithmonë nën ndikimin e një force që tenton t'i tërheqë ato dhe, në këtë mënyrë, të zvogëlojë sipërfaqen e lëngut.

Për të rritur ndërfaqen e lëngshme, është e nevojshme të shpenzoni punën A (J). Puna e nevojshme për të rritur ndërfaqen S me 1 m 2 është një masë e energjisë sipërfaqësore ose tensioni sipërfaqësor.

Në këtë mënyrë, tensioni sipërfaqësor d (J / m 2 \u003d Nm / m 2 \u003d N / m) - rezultati i forcave ndërmolekulare të pakompensuara në shtresën sipërfaqësore:

e = F/S (F është energjia e sipërfaqes) (2.3)

ekziston numër i madh Metodat për përcaktimin e tensionit sipërfaqësor. Më të zakonshmet janë metoda stalagmometrike (metoda e numërimit të pikave) dhe metoda e presionit më të lartë të flluskave të gazit.

Duke përdorur metodat e analizës së difraksionit me rreze X, u zbulua se në lëngje ekziston një rregull në rregullimin hapësinor të molekulave në mikrovolume individuale. Pranë secilës molekulë vërehet i ashtuquajturi rendi me rreze të shkurtër. Në një farë largësie prej saj, kjo rregullsi cenohet. Dhe në të gjithë vëllimin e lëngut nuk ka rregull në rregullimin e grimcave.

Oriz. 3. Stalagmometri 4. Viskometer

Viskoziteti h (Pa s) - vetia për t'i rezistuar lëvizjes së një pjese të lëngut në lidhje me tjetrën. Në jetën praktike, një person përballet me një larmi të madhe sistemesh të lëngshme, viskoziteti i të cilave është i ndryshëm - ujë, qumësht, vajra vegjetale, salcë kosi, mjaltë, lëngje, melasa, etj.

Viskoziteti i lëngjeve është për shkak të efekteve ndërmolekulare që kufizojnë lëvizshmërinë e molekulave. Varet nga natyra e lëngut, temperatura, presioni.

Viskoziteti matet me pajisje të quajtura viskometra. Zgjedhja e viskometrit dhe metodës për përcaktimin e viskozitetit varet nga gjendja e sistemit në studim dhe përqendrimi i tij.

Për lëngjet me viskozitet të ulët ose përqendrim të ulët, viskometrat e tipit kapilar përdoren gjerësisht.

2.1 Ligji i Bernulit.

2.2 Ligji i Paskalit.

2.3 Rrjedhja laminare e lëngjeve.

2.4 Ligji i Poisel-it.

2.5 Rrjedhja e turbullt e lëngjeve.

3.1 Matja e viskozitetit të një lëngu.

3.2 Matja e vëllimit të lëngut dhe rrjedhës

1. Gjendja e lëngët e lëndës dhe vetitë e saj.

Lëngjet janë të ndërmjetme ndërmjet të gaztëve dhe të ngurta. Në temperatura afër pikave të vlimit, vetitë e lëngjeve afrohen me ato të gazeve; në temperatura afër pikave të shkrirjes, vetitë e lëngjeve afrohen me ato të trupave të ngurtë. Nëse substancat e ngurta karakterizohen nga një renditje e rreptë e grimcave, që shtrihen në distanca deri në qindra mijëra rreze ndëratomike ose ndërmolekulare, atëherë në një substancë të lëngshme zakonisht nuk ka më shumë se disa dhjetëra grimca të renditura - kjo shpjegohet me fakti që renditja ndërmjet grimcave në vende të ndryshme substancë e lëngshme lind po aq shpejt sa “lyhet” sërish nga lëkundjet termike të grimcave. Në të njëjtën kohë, dendësia totale e paketimit të grimcave të një lënde të lëngshme ndryshon pak nga ajo e një lënde të ngurtë - prandaj, dendësia e tyre është afër densitetit të ngurta, dhe kompresueshmëria është shumë e ulët. Për shembull, për të reduktuar vëllimin e zënë nga uji i lëngshëm me 1%, kërkohet të aplikohet një presion prej ~ 200 atm, ndërsa e njëjta ulje e vëllimit të gazrave kërkon një presion të rendit 0,01 atm. Prandaj, kompresueshmëria e lëngjeve është afërsisht 200: 0.01 = 20,000 herë më pak se kompresueshmëria e gazeve.

Më sipër u vu re se lëngjet kanë një vëllim të caktuar të tyren dhe marrin formën e enës në të cilën ndodhen; këto veti janë shumë më afër atyre të një lënde të ngurtë sesa të gaztë. Afërsia e gjendjes së lëngshme me gjendjen e ngurtë konfirmohet edhe nga të dhënat për entalpitë standarde të avullimit ∆Н° exp dhe entalpitë standarde të shkrirjes ∆Н° pl. Entalpia standarde e avullimit është sasia e nxehtësisë që kërkohet për të kthyer 1 mol lëng në avull në 1 atm (101.3 kPa). E njëjta sasi nxehtësie lirohet kur 1 mol avull kondensohet në një lëng në 1 atm. Sasia e nxehtësisë e shpenzuar për shndërrimin e 1 mol të një trupi të ngurtë në një lëng në 1 atm quhet entalpi standarde shkrirja (e njëjta sasi nxehtësie lirohet kur "ngrihet" ("ngurtësohet") 1 mol lëng në 1 atm). Dihet se ∆Н° pl është shumë më pak se vlerat përkatëse të ∆Н° exp, gjë që është e lehtë për t'u kuptuar, që nga kalimi nga gjendje e ngurtë në lëng shoqërohet me një shkelje më të vogël të tërheqjes ndërmolekulare sesa kalimi nga gjendja e lëngshme në atë të gaztë.

Një sërë vetive të tjera të rëndësishme të lëngjeve të kujtojnë më shumë vetitë e gazeve. Pra, si gazet, lëngjet mund të rrjedhin - vetia e tyre quhet rrjedhshmëri. Rezistenca ndaj rrjedhjes përcaktohet nga viskoziteti. Fluiditeti dhe viskoziteti ndikohen nga forcat tërheqëse midis molekulave të lëngshme, peshës së tyre molekulare relative dhe një sërë faktorësh të tjerë. Viskoziteti i lëngjeve është ~ 100 herë më i madh se ai i gazeve. Ashtu si gazrat, lëngjet mund të shpërndahen, megjithëse shumë më ngadalë, sepse grimcat e lëngshme janë të paketuara shumë më dendur se grimcat e gazit.

Një nga vetitë më të rëndësishme të një lëngu është tensioni i tij sipërfaqësor (kjo veti nuk është e natyrshme as tek gazrat, as te trupat e ngurtë). Një molekulë në një lëng ndikohet në mënyrë uniforme nga forcat ndërmolekulare nga të gjitha anët. Megjithatë, në sipërfaqen e lëngut, ekuilibri i këtyre forcave është i shqetësuar, dhe si rezultat, molekulat "sipërfaqe" janë nën veprimin e një force të caktuar rezultante të drejtuar brenda lëngut. Për këtë arsye sipërfaqja e lëngut është në gjendje tensioni. Tensioni sipërfaqësor është forca minimale që frenon lëvizjen e grimcave të lëngshme në thellësinë e lëngut dhe në këtë mënyrë e mban sipërfaqen e lëngut të mos tkurret. Është tensioni sipërfaqësor ai që shpjegon formën e "pikës së lotit" të grimcave të lëngut që bien lirisht.

Për shkak të ruajtjes së vëllimit, lëngu është në gjendje të formojë një sipërfaqe të lirë. Një sipërfaqe e tillë është ndërfaqja fazore e një substance të caktuar: nga njëra anë është faza e lëngshme, nga ana tjetër - e gazta (avulli), dhe ndoshta gazra të tjerë, si ajri. Nëse fazat e lëngëta dhe të gazta të së njëjtës substancë janë në kontakt, lindin forca që tentojnë të zvogëlojnë zonën e ndërfaqes - forcat e tensionit sipërfaqësor. Ndërfaqja sillet si një membranë elastike që tenton të tkurret.

Tensioni sipërfaqësor mund të shpjegohet me tërheqjen midis molekulave të lëngshme. Çdo molekulë tërheq molekula të tjera, kërkon të "rrethohet" me to, dhe për këtë arsye, të largohet nga sipërfaqja. Prandaj, sipërfaqja tenton të ulet. Prandaj, flluskat dhe flluskat e sapunit gjatë zierjes priren të marrin një formë sferike: për një vëllim të caktuar, një top ka një sipërfaqe minimale. Nëse vetëm forcat e tensionit sipërfaqësor veprojnë në një lëng, ai domosdoshmërisht do të marrë një formë sferike - për shembull, uji bie në mungesë peshe.

Objektet e vogla me një densitet më të madh se dendësia e një lëngu janë në gjendje të "notojnë" në sipërfaqen e lëngut, pasi forca e gravitetit është më e vogël se forca që pengon rritjen e sipërfaqes.

Lagja është një fenomen sipërfaqësor që ndodh kur një lëng kontakton një sipërfaqe të fortë në prani të avullit, domethënë në ndërfaqet e tre fazave. Lagja karakterizon "ngjitjen" e një lëngu në sipërfaqe dhe përhapjen mbi të (ose, anasjelltas, zmbrapsjen dhe mospërhapjen). Janë tre raste: lagja e pa lagur, lagja e kufizuar dhe lagja e plotë.

Përzierja është aftësia e lëngjeve për t'u tretur në njëri-tjetrin. Një shembull i lëngjeve të përziera: uji dhe alkooli etilik, një shembull i lëngjeve të papërziershme: uji dhe vaji i lëngshëm.

Kur dy lëngje të përzier janë në një enë, molekulat, si rezultat i lëvizjes termike, fillojnë të kalojnë gradualisht përmes ndërfaqes, dhe kështu lëngjet gradualisht përzihen. Ky fenomen quhet difuzion (ndodh edhe në substanca në gjendje të tjera grumbullimi).

Një lëng mund të nxehet mbi pikën e vlimit në mënyrë të tillë që të mos ndodhë vlimi. Kjo kërkon ngrohje uniforme, pa dallime të konsiderueshme të temperaturës brenda volumit dhe pa ndikime mekanike si dridhjet. Nëse diçka hidhet në një lëng të tejnxehur, ajo menjëherë vlon. Uji i mbinxehur futet lehtësisht në mikrovalë.

Subcooling - ftohja e një lëngu nën pikën e ngrirjes pa u kthyer në një gjendje të ngurtë grumbullimi. Ashtu si me mbinxehjen, nënftohja kërkon mungesë dridhjesh dhe luhatje të konsiderueshme të temperaturës.

Nëse sipërfaqja e lëngut zhvendoset nga pozicioni i ekuilibrit, atëherë nën veprimin e forcave rivendosëse, sipërfaqja fillon të kthehet përsëri në pozicionin e ekuilibrit. Kjo lëvizje, megjithatë, nuk ndalet, por shndërrohet në lëvizje lëkundëse pranë pozicionit të ekuilibrit dhe shtrihet në zona të tjera. Kjo krijon valë në sipërfaqen e një lëngu.

Nëse forca rivendosëse është kryesisht graviteti, atëherë valë të tilla quhen valë gravitacionale. Valët gravitacionale në ujë mund të shihen kudo.

Nëse forca rivendosëse është kryesisht një forcë e tensionit sipërfaqësor, atëherë valët e tilla quhen kapilare. Nëse këto forca janë të krahasueshme, valë të tilla quhen valë të gravitetit kapilar. Valët në sipërfaqen e një lëngu dobësohen nga viskoziteti dhe faktorë të tjerë.

Duke folur formalisht, për bashkëjetesën ekuilibër të një faze të lëngshme me faza të tjera të së njëjtës substancë - të gaztë ose kristalore - nevojiten kushte të përcaktuara rreptësisht. Pra, në një presion të caktuar, nevojitet një temperaturë e përcaktuar rreptësisht. Megjithatë, në natyrë dhe në teknologji kudo lëngu bashkëjeton me avullin, apo edhe me të ngurta gjendja e grumbullimit- për shembull, uji me avujt e ujit dhe shpesh me akull (nëse e konsiderojmë avullin si një fazë më vete të pranishme së bashku me ajrin). Kjo është për shkak të arsyeve të mëposhtme.

Gjendje e pabalancuar. Duhet kohë që lëngu të avullojë, derisa lëngu të jetë avulluar plotësisht, ai bashkëjeton me avullin. Në natyrë, uji po avullohet vazhdimisht, si dhe procesi i kundërt - kondensimi.

vëllim i mbyllur. Lëngu në një enë të mbyllur fillon të avullojë, por meqenëse vëllimi është i kufizuar, presioni i avullit rritet, ai bëhet i ngopur edhe para se lëngu të avullojë plotësisht, nëse sasia e tij ishte mjaft e madhe. Kur arrihet gjendja e ngopjes, sasia e lëngut të avulluar është e barabartë me sasinë e lëngut të kondensuar, sistemi vjen në ekuilibër. Kështu, në një vëllim të kufizuar, mund të vendosen kushtet e nevojshme për bashkëjetesën ekuilibër të lëngut dhe avullit.

Prania e atmosferës në kushtet e gravitetit tokësor. Ndikon në lëng Presioni i atmosferës(ajri dhe avulli), ndërsa për avullin, praktikisht vetëm i tij presion i pjesshëm. Prandaj, lëngu dhe avulli mbi sipërfaqen e tij korrespondojnë me pika të ndryshme në diagramin fazor, përkatësisht në zonën e ekzistimit të fazës së lëngët dhe në zonën e ekzistimit të gazit. Kjo nuk e anulon avullimin, por avullimi kërkon kohë gjatë së cilës të dyja fazat bashkëjetojnë. Pa këtë gjendje, lëngjet do të vlonin dhe avullonin shumë shpejt.

2.1 Ligji i Bernoulli -është pasojë e ligjit të ruajtjes së energjisë për një rrjedhë të palëvizshme të një lëngu ideal (d.m.th., pa fërkim të brendshëm) të papërshtatshëm:

- dendësia e lëngut, - shpejtësia e rrjedhjes, - lartësia në të cilën ndodhet elementi i lëngut në shqyrtim, - presioni në pikën e hapësirës ku ndodhet qendra e masës së elementit fluid në shqyrtim, - nxitimi i gravitetit.

Konstanta në anën e djathtë zakonisht quhet presioni, ose presion të plotë, dhe gjithashtu Integrali i Bernulit. Dimensioni i të gjithë termave është një njësi energjie për njësi vëllimi të lëngut.

Ky raport, i nxjerrë nga Daniel Bernoulli në 1738, u emërua pas tij. ekuacioni i Bernulit. Për tubin horizontal h= 0 dhe ekuacioni i Bernulit merr formën:

.

Kjo formë e ekuacionit të Bernulit mund të merret duke integruar ekuacionin e Euler-it për një rrjedhje të palëvizshme njëdimensionale të lëngut, me një densitet konstant ρ:

.

Sipas ligjit të Bernulit, presioni total në një rrjedhë të qëndrueshme të lëngut mbetet konstant përgjatë kësaj rrjedhe.

Presion i plotë përbëhet nga pesha (ρ gh), presionet statike (p) dhe dinamike (ρν 2 /2).

Nga ligji i Bernulit rezulton se me zvogëlimin e seksionit kryq të rrjedhës, për shkak të rritjes së shpejtësisë, domethënë presionit dinamik, presioni statik zvogëlohet. Kjo është arsyeja kryesore për efektin Magnus. Ligji i Bernulit është gjithashtu i vlefshëm për rrjedhat laminare të gazit. Fenomeni i uljes së presionit me një rritje të shkallës së rrjedhës qëndron në themel të funksionimit të llojeve të ndryshme të matësve të rrjedhës (për shembull, një tub Venturi), pompave të ujit dhe avullit. Dhe zbatimi i vazhdueshëm i ligjit të Bernoulli-t çoi në shfaqjen e një disipline teknike hidromekanike - hidraulikë.

Ligji i Bernulit është i vlefshëm në formën e tij të pastër vetëm për lëngjet viskoziteti i të cilave është zero, domethënë lëngjet që nuk ngjiten në sipërfaqen e tubit. Në fakt, është vërtetuar eksperimentalisht se shpejtësia e një lëngu në sipërfaqen e një trupi të ngurtë është pothuajse gjithmonë saktësisht zero (përveç rasteve të ndarjes së avionit në kushte të caktuara të rralla).

2.2 Ligji i Paskalit është formuluar kështu:

Presioni i ushtruar mbi një lëng (ose gaz) në çdo vend në kufirin e tij, për shembull, nga një pistoni, transmetohet pa ndryshim në të gjitha pikat e lëngut (ose gazit).

Vetia themelore e lëngjeve dhe gazeve- presioni i transferimit pa ndryshim në të gjitha drejtimet - është baza për projektimin e pajisjeve dhe makinerive hidraulike dhe pneumatike.

Sa herë sipërfaqja e një pistoni është më e madhe se sipërfaqja e tjetrit, po aq herë makina hidraulike jep një fitim në forcë.

2.3 Rrjedhja laminare(lat. lamina- pjatë, shirit) - një rrjedhë në të cilën një lëng ose gaz lëviz në shtresa pa përzierje dhe pulsime (d.m.th., ndryshime të shpejta të rastësishme në shpejtësi dhe presion).

Rrjedha laminare është e mundur vetëm deri në një vlerë të caktuar kritike të numrit Reynolds, pas së cilës ajo bëhet e turbullt. Vlera kritike e numrit Reynolds varet nga lloji specifik i rrjedhës (rrjedhja në një tub të rrumbullakët, rrjedha rreth një topi, etj.). Për shembull, për një rrjedhje në një tub të rrumbullakët

Numri Reynolds përcaktohet nga marrëdhënia e mëposhtme:

ρ është dendësia e mediumit, kg/m 3;

v- shpejtësia karakteristike, m/s;

L- madhësia karakteristike, m;

η - viskoziteti dinamik i mediumit, N*s/m2;

ν - viskoziteti kinematik i mediumit, m 2 / s ();

P- shpejtësia vëllimore e rrjedhjes;

A- zona seksionale e tubit.

Numri Reynolds si kriter për kalimin nga rrjedha laminare në turbulente dhe anasjelltas funksionon relativisht mirë për rrjedhat e presionit. Kur kalon në rrjedhat me rrjedhje të lirë, zona e tranzicionit midis regjimeve laminare dhe turbulente rritet, dhe përdorimi i numrit Reynolds si kriter nuk është gjithmonë i justifikuar. Për shembull, në rezervuarë, vlerat e llogaritura zyrtarisht të numrit Reynolds janë shumë të larta, megjithëse aty vërehet rrjedhje laminare.

2.4 Ekuacioni ose Ligji i Poiseuille- ligji që përcakton shpejtësinë e rrjedhjes së një lëngu në një rrjedhje të qëndrueshme të një lëngu viskoz të pangjeshur në një tub cilindrike të hollë me seksion tërthor rrethor.

Sipas ligjit, shkalla e dytë vëllimore e rrjedhës së një lëngu është proporcionale me rënien e presionit për njësi gjatësi të tubit (gradienti i presionit në tub) dhe fuqia e katërt e rrezes (diametrit) të tubit:

• P- rrjedha e lëngut në tubacion;
• D- diametri i tubacionit;
• v- shpejtësia e lëngut përgjatë tubacionit;
• r- distanca nga boshti i tubacionit;
• R- rrezja e tubacionit;
• fq 1 − fq 2 - ndryshimi i presionit në hyrje dhe dalje të tubit;
• η është viskoziteti i lëngut;
• L- gjatësia e tubit.

Ligji i Poiseuille funksionon vetëm për rrjedhën laminare dhe me kusht që gjatësia e tubit të kalojë të ashtuquajturën gjatësi të seksionit fillestar, i cili është i nevojshëm për zhvillimin e rrjedhës laminare në tub.

Rrjedha Poiseuille karakterizohet nga një shpërndarje parabolike e shpejtësisë përgjatë rrezes së tubit. Në çdo seksion kryq të tubit Shpejtësia mesatare gjysma e shpejtësisë maksimale në këtë seksion.

2.5 T urbulente t(nga latinishtja turbulentus - i turbullt, kaotik), forma e rrjedhës së një lëngu ose gazi, në të cilën elementët e tyre bëjnë lëvizje të çrregullta, të paqëndrueshme përgjatë trajektoreve komplekse, gjë që çon në përzierjen intensive midis shtresave të lëngut ose gazit në lëvizje (shih Turbulenca) . T. në tubacione, kanale, shtresa kufitare pranë lëndëve të ngurta që rrjedhin përreth nga lëngu ose gazi, si dhe të ashtuquajturat. T. i lirë - avionë, gjurmë prapa trupave të ngurtë që lëvizin në lidhje me një lëng ose gaz, dhe zona të përzierjes midis rrjedhave me shpejtësi të ndryshme që nuk ndahen me c.-l. mure të forta. T. t. ndryshojnë nga rrjedhat laminare përkatëse si në strukturën e tyre komplekse të brendshme (Fig. 1), ashtu edhe në shpërndarjen e shpejtësisë mesatare mbi seksionin e rrjedhës dhe karakteristikat integrale - varësia e mesatares mbi seksionin ose max. shpejtësia, rrjedha, si dhe koeficienti. rezistenca nga numri Reynolds Re. Profili i shpejtësisë mesatare të një termometri në tuba ose kanale ndryshon nga ai parabolik. profili i rrjedhës laminare përkatëse me rritje më të shpejtë të shpejtësisë pranë mureve dhe më pak lakim drejt qendrës. pjesë të rrjedhës (Fig. 2). Me përjashtim të një shtrese të hollë pranë murit, profili i shpejtësisë përshkruhet nga një ligj logaritmik (d.m.th., shpejtësia varet në mënyrë lineare nga logaritmi i distancës deri në mur). Koeficienti i tërheqjes:

- stresi i fërkimit në mur,
është dendësia e lëngut,
- shpejtësia e saj, mesatarja në seksionin e rrjedhës) lidhet me Re sipas raportit

Profili i shpejtësisë mesatare: a - për rrjedhën laminare, 6 - për rrjedhën turbulente.

3.1 Matja e viskozitetit të lëngut .

Viskoziteti kinematik është një masë e rrjedhës së një lëngu rezistent nën ndikimin e gravitetit. Kur dy lëngje me vëllim të barabartë vendosen në viskometra identikë kapilarë dhe lëvizin nga graviteti, lëngut viskoz i duhet më shumë kohë për të rrjedhur nëpër kapilar. Nëse një lëngu merr 200 sekonda për të rrjedhur dhe një tjetër 400 sekonda, lëngu i dytë është dy herë më viskoz se i pari në shkallën e viskozitetit kinematik.

Viskoziteti absolut, i quajtur ndonjëherë viskozitet dinamik ose i thjeshtë, është produkt i viskozitetit kinematik dhe densitetit të lëngut:
Viskoziteti Absolut = Viskoziteti Kinematik * Dendësia
Dimensioni i viskozitetit kinematik është L 2 / T, ku L është gjatësia dhe T është koha). Viskoziteti kinematik i NJËSISË SI - 1 cSt (centiStokes)=mm 2 /s. Viskoziteti absolut shprehet në centipoise (cPoise). NJËSIA SI e viskozitetit absolut - sekondë milipaskal 1 MPa * s = 1 cPas.

Një pajisje për matjen e viskozitetit quhet viskometër. Viskometrat mund të klasifikohen në tre lloje kryesore:

POR. Viskometrat kapilarë matin rrjedhën e një vëllimi të caktuar lëngu përmes një vrimë të vogël në një temperaturë të kontrolluar. Shpejtësia e prerjes mund të matet nga rreth zero në 106 s -1 duke ndryshuar diametrin kapilar dhe presionin e aplikuar. Llojet e viskometrave kapilar dhe mënyrat e funksionimit të tyre:
Viskometër kapilar qelqi (ASTM D 445) - Lëngu kalon nëpër një vrimë me një diametër të caktuar nën ndikimin e gravitetit. Shpejtësia e prerjes është më e vogël se 10 s -1. Viskoziteti kinematik i të gjithë vajrave të automobilave matet me viskometra kapilar.
Viskometer kapilar me presion të lartë (ASTM D 4624 dhe D 5481) - Një vëllim fiks lëngu ekstrudohet përmes një kapilar qelqi me diametër nën veprimin e një presioni të aplikuar të gazit. Shpejtësia e prerjes mund të ndryshohet deri në 106 s -1. Kjo teknikë përdoret zakonisht për të modeluar viskozitetin e vajrave të motorit në kushinetat kryesore të punës. Ky viskozitet quhet Viskozitet me prerje të lartë në temperaturë të lartë (HTHS) dhe matet në 150°C dhe 106 s -1. Viskoziteti HTHS matet gjithashtu me një simulator të kushinetave të ngushta, ASTM D 4683 (shih më poshtë).

B. Viskometrat rrotullues përdorin çift rrotullues në një bosht rrotullues për të matur rezistencën e një lëngu ndaj rrjedhjes. Viskometrat rrotullues përfshijnë simulatorin e fiksimit të ftohtë (CCS), mini viskometrin rrotullues (MRV), viskometrin Brookfield dhe simulatorin e kushinetave të ngushta (TBS). Shpejtësia e prerjes mund të ndryshohet duke ndryshuar dimensionet e rotorit, hendekun midis rotorit dhe murit të statorit dhe shpejtësinë e rrotullimit.
Simulatori i lëvizjes së ftohtë (ASTM D 5293) - CCS mat viskozitetin e dukshëm në rangun nga 500 deri në 200,000 cPas. Shpejtësia e prerjes është midis 104 dhe 105 s -1. diapazoni normal temperatura e funksionimit- nga 0 në -40°C. CCS tregoi një korrelacion të shkëlqyeshëm me fillimin e motorit në temperatura të ulëta. Klasifikimi i viskozitetit SAE J300 përcakton performancën e viskozitetit të temperaturës së ulët të vajrave të motorit sipas kufijve CCS dhe MRV.

Mini Viskometer rrotullues (ASTM D 4684) - Testi MRV, i cili lidhet me mekanizmin e pompimit të vajit, është një matje me shpejtësi të ulët prerjeje. tipar kryesor metoda - shpejtësia e ngadaltë e ftohjes së mostrës. Mostra përgatitet të ketë një histori termike specifike që përfshin ciklet e ngrohjes, ftohjes së ngadaltë dhe ngopjes. MRV mat stresin e mbetur të dukshëm, i cili, nëse është më i madh se një vlerë pragu, tregon një problem të mundshëm të dështimit të pompimit për shkak të ndërhyrjes së ajrit. Mbi një viskozitet të caktuar (aktualisht i përcaktuar si 60,000 centipoise SAE J 300), vaji mund të shkaktojë dështim të pompimit përmes një mekanizmi të quajtur "efekti i rrjedhës së kufizuar". Një vaj SAE 10W, për shembull, duhet të ketë një viskozitet maksimal prej 60,000 cPas në -30°C pa stres të mbetur. Kjo metodë mat gjithashtu viskozitetin e dukshëm me shpejtësi të prerjes nga 1 në 50 s -1.
Viskometri Brookfield - përcakton viskozitetin në një gamë të gjerë (nga 1 në 105 Poise) me shpejtësi të ulët prerjeje (deri në 102 s -1).
ASTM D 2983 përdoret kryesisht për të përcaktuar viskozitetin e temperaturës së ulët të vajrave të ingranazheve të automobilave, vajrave të transmisionit automatik, vajrave hidraulikë dhe vajrave të traktorëve. Testimi i temperaturës varion nga -5 në -40°C.
ASTM D 5133, metoda Brookfield Scan, mat viskozitetin Brookfield të një kampioni kur ftohet me një shpejtësi konstante prej 1°C/orë. Ashtu si MRV, metoda ASTM D 5133 është krijuar për të përcaktuar pompueshmërinë e një vaji në temperatura të ulëta. Ky test përcakton pikën e bërthamës, e përcaktuar si temperatura në të cilën kampioni arrin një viskozitet prej 30,000 cPas. Indeksi i bërthamimit përcaktohet gjithashtu si shkalla më e lartë e rritjes së viskozitetit nga -5°C në temperaturën më të ulët të provës. Kjo metodë gjen aplikim në vajrat e motorëve dhe kërkohet nga ILSAC GF-2. Simulatori i kushinetave me konik (ASTM D 4683) - Kjo teknikë mat gjithashtu viskozitetin e vajrave motorikë në temperaturë të lartë dhe prerje të lartë (shih Viskometrin kapilar me presion të lartë). Shkalla shumë të larta të prerjes janë marrë për shkak të hendekut jashtëzakonisht të vogël midis rotorit dhe murit të statorit.

Indeksi i viskozitetit (VI) është një numër empirik që tregon shkallën e ndryshimit të viskozitetit të një vaji brenda një diapazoni të caktuar të temperaturës. Një VI e lartë do të thotë një ndryshim relativisht i vogël në viskozitet me temperaturën, dhe një VI i ulët nënkupton një ndryshim të madh të viskozitetit me temperaturën. Shumica e vajrave bazë minerale kanë një VI midis 0 dhe 110, por vaji polimer (multigrage) VI shpesh kalon 110.
Për të përcaktuar indeksin e viskozitetit, kërkohet të përcaktohet viskoziteti kinematik në 40°C dhe 100°C. Pas kësaj, IV përcaktohet nga tabelat sipas ASTM D 2270 ose ASTM D 39B. Meqenëse VI përcaktohet nga viskoziteti në 40°C dhe 100°C, ai nuk lidhet me temperaturën e ulët ose viskozitetin HTHS. Këto vlera merren duke përdorur CCS, MRV, viskometra Brookfield me temperaturë të ulët dhe viskometra me prerje të lartë.
SAE nuk ka përdorur IV për të klasifikuar vajrat motorikë që nga viti 1967, sepse termi është teknikisht i vjetëruar. Megjithatë, metoda API 1509 e Institutit Amerikan të Naftës përshkruan një sistem klasifikimi të vajit bazë duke përdorur VI si një nga disa parametra për të siguruar parimet e ndërrueshmërisë së vajit dhe universalitetin e shkallës së viskozitetit.

3.2 Matja e vëllimit dhe rrjedhës së lëngut.

Për të matur rrjedhën e lëngjeve, përdoren matësit e rrjedhës, bazuar në parime të ndryshme të funksionimit: matësit e presionit të ndryshueshëm dhe konstant, niveli i ndryshueshëm, elektromagnetik, tejzanor, vorbull, termik dhe turbinë.

Për të matur sasinë e një substance, përdoren matësat e rrjedhës me integrues ose numërues. Integratori përmbledh vazhdimisht leximet e pajisjes dhe sasia e substancës përcaktohet nga diferenca në leximet e saj gjatë periudhës së kërkuar kohore.

Matja e rrjedhës dhe sasisë është një detyrë komplekse, pasi vetitë fizike të rrjedhave të matura ndikojnë në leximet e instrumenteve: dendësia, viskoziteti, raporti i fazës në rrjedhë, etj. Vetitë fizike prurjet e matura, nga ana tjetër, varen nga kushtet e funksionimit, kryesisht nga temperatura dhe presioni.

Nëse kushtet e funksionimit të njehsorit të rrjedhës ndryshojnë nga kushtet në të cilat është kalibruar, atëherë gabimi në leximet e pajisjes mund të tejkalojë ndjeshëm vlerën e lejuar. Prandaj, për pajisjet e prodhuara në masë, janë vendosur kufizime për qëllimin e zbatimit të tyre: sipas vetive të rrjedhës së matur, temperatura maksimale dhe presioni, përmbajtja e grimcave të ngurta ose gazeve në lëng, etj.

Matësit e presionit të ndryshueshëm

Funksionimi i këtyre matësve të rrjedhës bazohet në shfaqjen e një rënie të presionit përgjatë pajisjes ngushtuese në tubacion kur një rrjedhë lëngu ose gazi kalon nëpër të. Kur ndryshon shpejtësia e rrjedhës Q, ndryshon edhe vlera e kësaj rënie presioni?p.

Për disa pajisje ngushtuese si konvertues të rrjedhës në presion diferencial, koeficienti i transferimit përcaktohet eksperimentalisht dhe vlerat e tij përmblidhen në tabela të veçanta. Pajisjet e tilla ngushtuese quhen standarde.

Pajisja më e thjeshtë dhe më e zakonshme shtrënguese është diafragma.Diafragma standarde është një disk i hollë me një vrimë të rrumbullakët në qendër. Koeficienti i transmetimit të diafragmës në thelb varet nga rezistenca e diafragmës, dhe veçanërisht nga skaji i hyrjes së vrimës. Prandaj, diafragmat janë bërë nga materiale që janë kimikisht rezistente ndaj mjedisit të matur dhe rezistent ndaj konsumit mekanik. Përveç diafragmës, një hundë Venturi dhe një tub Venturi përdoren gjithashtu si pajisje standarde ngushtimi, të cilat krijojnë më pak rezistencë hidraulike në tubacion.

Hapja e një matësi të rrjedhës diferenciale të presionit të ndryshueshëm është një konvertues primar në të cilin shpejtësia e rrjedhës konvertohet në një presion diferencial.

Matësat e presionit diferencial shërbejnë si konvertues të ndërmjetëm për matësat e presionit të ndryshueshëm. Matësat e presionit diferencial janë të lidhur me pajisjen ngushtuese me anë të tubave të impulsit dhe janë instaluar në afërsi të tij. Prandaj, matësit e presionit të ndryshueshëm zakonisht përdorin matës presioni diferencial të pajisur me një konvertues të ndërmjetëm për transmetimin e rezultateve të matjes në mburojën e operatorit (për shembull, matësit e presionit diferencial të diafragmës DM).

Si dhe gjatë matjes së presionit dhe nivelit, enët ndarëse dhe ndarësit e membranës përdoren për të mbrojtur matësat e presionit diferencial nga efektet agresive të mediumit që matet.

Një tipar i konvertuesve kryesorë të matësve të ndryshueshëm të rënies së presionit është varësia kuadratike e rënies së presionit nga shpejtësia e rrjedhës. Në mënyrë që leximet e pajisjes matëse të njehsorit të rrjedhës të varen në mënyrë lineare nga shpejtësia e rrjedhës, një transduktor linearizues futet në qarkun matës të njehsorëve të presionit të ndryshueshëm. Një konvertues i tillë është, për shembull, një bllok linearizimi në konvertuesin e ndërmjetëm NP-PZ. Me një lidhje të drejtpërdrejtë të një matës presioni diferencial me një pajisje matëse (për shembull, KSD), linearizimi kryhet në vetë pajisjen duke përdorur një model me një karakteristikë kuadratike.

Matësit e rrjedhës së presionit konstant diferencial

Shpejtësia e rrjedhës së një lëngu ose gazi mund të matet gjithashtu në një presion diferencial konstant. Për të mbajtur një rënie të vazhdueshme të presionit kur ndryshon shkalla e rrjedhës përmes vrimës, është e nevojshme të ndryshoni automatikisht zonën e seksionit të rrjedhës së saj. Mënyra më e lehtë është të ndryshoni automatikisht zonën e rrjedhës në rotametër.

Rotametri është një tub vertikal konik që përmban një notues. Rrjedha e matur Q, duke kaluar nëpër rrotullues nga poshtë lart, krijon një ndryshim presioni para dhe pas notimit. Ky ndryshim presioni, nga ana tjetër, krijon një forcë ngritëse që balancon peshën e notit.

Nëse rrjedha nëpër rotametër ndryshon, atëherë do të ndryshojë edhe rënia e presionit. Kjo do të çojë në një ndryshim në ngritjen dhe, rrjedhimisht, në një çekuilibër në notim. Nota do të fillojë të trazohet. Dhe meqenëse tubi i rotametrit është konik, zona e seksionit të rrjedhës në hendekun midis notit dhe tubit do të ndryshojë, si rezultat, rënia e presionit do të ndryshojë, dhe rrjedhimisht forca ngritëse. Kur diferenca e presionit dhe forcë ngritëse do të kthehet përsëri në vlerat e mëparshme, notimi do të balancohet dhe ndalet.

Kështu, çdo vlerë e rrjedhës nëpër rotametrin Q korrespondon me një pozicion të caktuar të notuesit. Meqenëse për një tub konik zona e hendekut unazor midis tij dhe notit është proporcionale me lartësinë e ngritjes së tij, shkalla e rrotullimit është uniforme.

Industria prodhon rotametra me tuba qelqi dhe metali. Për rotametrat me një tub qelqi, shkalla printohet drejtpërdrejt në sipërfaqen e tubit. Për matjen në distancë të pozicionit të një notimi në një tub metalik, konvertuesit e zhvendosjes lineare të ndërmjetme përdoren në një sinjal të unifikuar elektrik ose pneumatik.

Në rotametrat me një sinjal dalës elektrik, pistoni i transduktorit të transformatorit diferencial lëviz me notuesin. Në rotametrat me një sinjal dalës pneumatik, përdoret një bashkim magnetik për të transmetuar pozicionin e notit tek transmetuesi. Ai përbëhet nga dy magnet të përhershëm. Njëra - e dyfishtë - lëviz së bashku me notimin, tjetra, e montuar në levën e zhvendosjes në konvertuesin e presionit të ajrit të kompresuar, lëviz së bashku me levën pas magnetit të parë.

Rotametrat janë gjithashtu të disponueshëm për matjen e rrjedhës së mediave shumë agresive. Rotametrat furnizohen me një xhaketë për ngrohjen me avull. Ato janë krijuar për të matur rrjedhën e mediave kristalizuese.

Matësit e rrjedhës së nivelit të ndryshueshëm

Nga hidraulika dihet se nëse lëngu rrjedh lirshëm nëpër vrimën në fund të rezervuarit, atëherë shkalla e rrjedhës së tij Q dhe niveli në rezervuarin H janë të ndërlidhura. Prandaj, nga niveli në rezervuar, mund të gjykohet rrjedha prej tij.

Ky parim është baza për funksionimin e matësve të rrjedhës së nivelit të ndryshueshëm. Është e qartë se roli i konvertuesit kryesor këtu luhet nga vetë rezervuari me një vrimë në fund. Sinjali i daljes së një konverteri të tillë është niveli në rezervuar. Prandaj, ndonjë nga matësit e nivelit të konsideruar mund të shërbejë si një konvertues i ndërmjetëm i qarkut matës të matësit të nivelit të ndryshueshëm.

Matësit e niveleve të ndryshueshme përdoren zakonisht për të matur rrjedhën e lëngjeve agresive dhe të kontaminuara kur ato shkarkohen në rezervuarë me presion atmosferik.

Matësit e rrjedhës elektromagnetike

Funksionimi i matësve të rrjedhës elektromagnetike bazohet në ligj induksioni elektromagnetik, sipas të cilit e do të induktohet në një përcjellës që lëviz në një fushë magnetike. d.s., proporcionale me shpejtësinë e përcjellësit. Në matësit e rrjedhës elektromagnetike, roli i një përcjellësi kryhet nga një lëng përçues elektrik që rrjedh përmes tubacionit 1 dhe kalon fushën magnetike 3 të një elektromagneti 2. Në këtë rast, një e do të induktohet në lëng. d.s. U, në përpjesëtim me shpejtësinë e lëvizjes së tij, d.m.th., shpejtësinë e rrjedhjes së lëngut.

Sinjali i daljes së një konverteri të tillë primar merret nga dy elektroda të izoluara 4 dhe 6 të instaluara në murin e tubacionit. Seksioni i tubacionit në të dy anët e elektrodave është i mbuluar me izolim elektrik 7 për të parandaluar lëvizjen e elektricitetit të induktuar. d.s. përmes lëngut dhe murit të tubacionit.

Shkalla e agresivitetit të medias së matur për matësit e rrjedhës elektromagnetike përcaktohet nga materiali izolues i tubit dhe elektrodave të konvertuesit primar. Në matësit e rrjedhës, për këtë qëllim përdoren goma, smalti rezistent ndaj acidit dhe fluoroplastika. Më rezistenti ndaj mediave agresive është një matës rrjedhjeje me një shtresë izoluese fluoroplastike dhe elektroda fluoroplaste të grafitizuara.

Gjatë funksionimit të matësit të rrjedhës, zero dhe kalibrimi i pajisjes duhet të kontrollohen periodikisht, të paktën një herë në javë. Për të kontrolluar konverteri primar është i mbushur me lëngun e matur. Pas kësaj, çelësi i modalitetit të funksionimit në panelin e përparmë të njësisë matëse zhvendoset në pozicionin "Measurement" dhe treguesi i pajisjes matëse vendoset në zero me potenciometrin "Zero". Kur kaloni zhvendoset në pozicionin "Kalibrimi", shigjeta e pajisjes duhet të ndalet në 100%. Përndryshe, shigjeta sillet në këtë shenjë nga potenciometri "Calibration".

Një tipar dallues i matësve të rrjedhës elektromagnetike është mungesa e humbjeve shtesë të presionit në zonë. matjet. Kjo është për shkak të mungesës së pjesëve që dalin në tub. Një veti veçanërisht e vlefshme e matësve të tillë të rrjedhës, në kontrast me llojet e tjera të matësve të rrjedhës, është aftësia për të matur shkallën e rrjedhjes së lëngjeve dhe llumeve agresive, gërryese dhe viskoze.

Matësit e rrjedhës tejzanor

Funksionimi i këtyre matësve të rrjedhës bazohet në shtimin e shpejtësisë së përhapjes së ultrazërit në lëng dhe shpejtësisë së vetë rrjedhës së lëngut. Emituesi dhe marrësi i pulseve tejzanor të njehsorit të rrjedhës janë të vendosura në skajet e seksionit matës të tubacionit. Njësia elektronike përmban një gjenerator pulsi dhe një matës të kohës që impulsi të përshkojë distancën midis emetuesit dhe marrësit.

Para fillimit të funksionimit, matësi i rrjedhës mbushet me lëng, shpejtësia e rrjedhës së të cilit do të matet dhe përcaktohet koha që i duhet pulsit për të kaluar këtë distancë në një mjedis të ndenjur. Kur fluksi lëviz, shpejtësia e tij do të shtohet me shpejtësinë e ultrazërit, gjë që do të çojë në një ulje të kohës së udhëtimit të pulsit. Kjo kohë, e konvertuar në bllok në një sinjal të unifikuar të rrymës, do të jetë sa më i vogël, aq më i madh është shkalla e rrjedhës, d.m.th., aq më i madh është konsumi i tij Q.

Matësit e rrjedhës tejzanor kanë të njëjtat avantazhe si matësit e rrjedhës elektromagnetike, dhe, përveç kësaj, ata mund të matin rrjedhën e lëngjeve jopërçuese.

Matësit e vorbullës

Funksionimi i matësve të tillë të rrjedhës bazohet në shfaqjen e vorbullave kur një rrjedhë takohet me një trup jo të rrjedhshëm. Gjatë funksionimit të njehsorit të rrjedhës, vorbullat shkëputen në mënyrë alternative nga anët e kundërta të trupit të vendosura përgjatë rrjedhës. Frekuenca e ndarjes së vorbullës është drejtpërdrejt proporcionale me shpejtësinë e rrjedhës, d.m.th., shpejtësia e saj vëllimore e rrjedhës Q. Në vendin e vorbullës, shpejtësia e rrjedhës rritet dhe presioni zvogëlohet. Prandaj, frekuenca e formimit të vorbullës mund të matet, për shembull, me një matës presioni, prodhimi elektrik i të cilit futet në një matës frekuence.

Matësit e rrjedhës termike

Matësi i rrjedhës termike përbëhet nga një ngrohës 1 dhe dy sensorë të temperaturës 2 dhe 3, të cilët janë instaluar jashtë tubit 4 me rrjedhën e matur. Në fuqi konstante ngrohës, sasia e nxehtësisë së marrë prej tij nga rrjedha do të jetë gjithashtu konstante. Prandaj, me një rritje të shpejtësisë së rrjedhës Q, ngrohja e rrjedhës do të ulet, e cila përcaktohet nga diferenca e temperaturës e matur nga sensorët e temperaturës 3 dhe 2. Për të matur normat e larta të rrjedhës, nuk matet i gjithë fluksi Q, por vetëm ai pjesa Q1, e cila kalohet përmes tubit 4. Ky tub anon seksionin e tubacionit 5, i pajisur me një mbytje 6. Zona e rrjedhës së mbytjes përcakton kufirin e sipërm të diapazonit të shpejtësive të matura të rrjedhës: sa më i madh ky seksion, aq më i madh shpejtësia e rrjedhjes mund të matet (me të njëjtën fuqi ngrohës).

Matësit e turbinave

Në matës të tillë rrjedhjeje, rrjedha e matur drejton një shtytës që rrotullohet në kushineta. Shpejtësia e rrotullimit të shtytësit është proporcionale me shpejtësinë e rrjedhës, d.m.th., shpejtësinë e rrjedhës Q. Për të matur shpejtësinë e rrotullimit të shtytësit, strehimi i saj është bërë nga një material jo magnetik. Një konvertues i transformatorit diferencial është instaluar jashtë strehës, dhe një skaj është bërë nga një material ferromagnetik në njërën nga tehet e turbinës. Kur ky teh kalon pranë konvertuesit, reaktanca e tij induktive ndryshon dhe, me një frekuencë proporcionale me shpejtësinë e rrjedhës Q, ndryshon tensioni në mbështjelljet dytësore U out. Pajisja matëse Një matës i tillë i rrjedhës është një matës i frekuencës që mat frekuencën e ndryshimeve të tensionit.

Njehsorët e shpejtësisë

Këta matës janë të ngjashëm në dizajn me matësit e rrjedhës së turbinës. Dallimi midis tyre qëndron në faktin se shpejtësia e rrotullimit të turbinës matet në matës të rrjedhës dhe numri i rrotullimeve të saj matet në metra, i cili më pas konvertohet në sasinë e lëngut që ka kaluar nëpër njehsor për intervali kohor me interes për ne, për shembull, në muaj.

Lëngjet zënë një pozicion të ndërmjetëm midis substancave të gazta dhe të ngurta. Në temperatura afër pikave të vlimit, vetitë e lëngjeve afrohen me ato të gazeve; në temperatura afër pikave të shkrirjes, vetitë e lëngjeve afrohen me ato të trupave të ngurtë.

Vetitë fizike të lëngjeve Fluiditeti Ruajtja e vëllimit Avullimi (kalimi gradual i një lënde nga faza e lëngët në të gaztë) dhe kondensimi (kalimi i një lënde gjendje e gaztë në një lëng) Zierje (Në një temperaturë mjaft të lartë, presioni i avullit bëhet më i lartë se presioni brenda lëngut dhe aty fillojnë të formohen flluska avulli) Përzierje (aftësia e lëngjeve për t'u tretur në njëri-tjetrin) Difuzioni (depërtimi i ndërsjellë i kontaktimi i substancave në njëra-tjetrën për shkak të lëvizjes termike të grimcave të substancës.)

Vetitë kimike uji Uji reagon me shumë okside jometale. Ndryshe nga ato të mëparshmet, këto reaksione nuk janë reaksione redoks, por të përbëra: (acid squfuri) Disa okside metalike gjithashtu mund të reagojnë me ujin: CaO + H2O \u003d Ca (OH) 2 (hidroksid kalciumi (gëlqere e shuar))

Vetitë kimike të ujit Uji formon komponime të shumta në të cilat molekula e tij ruhet plotësisht (hidratet, hidratet kristalore): (hidrat i acidit sulfurik) Sinteza e niseshtës dhe komponimeve të tjera të ngjashme (karbohidratet) nga bimët, që ndodh me çlirimin e oksigjenit: (nën veprimi i dritës)

Rëndësia e ujit për njerëzit Uji është komponenti më i rëndësishëm i habitatit tonë. Përmbajtja e ujit në organe të ndryshme është %. Me moshën, sasia e ujit në trup ndryshon. Një fetus tre muajsh përmban 90% ujë, një i porsalindur 80%, një i rritur - 70%. Uji mbart mbetjet e trupit tonë, jep lubrifikant në nyjet tona, stabilizon temperaturën tonë dhe është gjaku i qelizës. Uji është një bartës i nxehtësisë dhe termostat. Sasia e ujit që kërkohet për të ruajtur ekuilibrin e ujit varet nga mosha, aktiviteti fizik, temperatura e ambientit dhe lagështia. Kërkesa ditore e një të rrituri është rreth 2.5 litra.

Lëngu, duke zënë një pozicion të ndërmjetëm midis gazeve dhe kristaleve, kombinon vetitë e të dy llojeve të këtyre trupave..

1. Si një e ngurtë, një lëng pak i ngjeshshëm për shkak të renditjes së dendur të molekulave. (Megjithatë, nëse uji do të mund të çlirohej plotësisht nga ngjeshja, atëherë niveli i ujit në oqeanin botëror do të rritej me 35 m dhe uji do të vërshonte 5,000,000 km 2 tokë.)

2. Si një e ngurtë, një lëng kursen volumin , por si gaz merr formën e një ene .

3. Për kristalet tipike porosi me rreze të gjatë në renditjen e atomeve (rrjeta kristalore), për gazrat- plot kaos. Për lëngje ekziston një gjendje e ndërmjetme porosi me rreze të shkurtër , d.m.th. renditet vetëm vendosja e molekulave më të afërta. Kur largoheni nga kjo molekulë në një distancë prej 3-4 diametra molekularë efektivë, rendi është i paqartë. Prandaj, lëngjet janë afër trupave polikristaline, të përbërë nga kristale shumë të vogla (rreth 10  9 m), të orientuara në mënyrë arbitrare në lidhje me njëri-tjetrin. Për shkak të kësaj, vetitë e shumicës së lëngjeve janë të njëjta në të gjitha drejtimet (dhe nuk ka anizotropi, si te kristalet).

4. Shumica e lëngjeve, si lëndët e ngurta, me rritjen e temperaturës rrisin volumin e tyre , ndërsa zvogëlohet dendësia e tij (në një temperaturë kritike, dendësia e një lëngu është e barabartë me densitetin e avullit të tij). Uji eshte ndryshe i famshëm anomali , që konsiston në faktin se në +4 С uji ka një dendësi maksimale. Kjo anomali shpjegohet me faktin se molekulat e ujit grumbullohen pjesërisht në grupe të disa molekulave (grupe), duke formuar molekula të veçanta të mëdha. H 2 O, (H 2 O) 2 , (H 2 O) 3 … me dendësi të ndryshme. Në temperatura të ndryshme, raporti i përqendrimeve të këtyre grupeve të molekulave është i ndryshëm.

ekzistojnë trupa amorfë (qelqi, qelibar, rrëshira, bitum...), të cilat zakonisht konsiderohen si lëngje të mbiftohura me një viskozitet shumë të lartë. Ata kanë të njëjtat veti në të gjitha drejtimet (izotropike), rend me rreze të shkurtër në renditjen e grimcave, nuk kanë pikë shkrirjeje (kur nxehet, substanca zbutet gradualisht dhe kalon në gjendje të lëngshme).

Përdoret në teknologji lëngjet magnetike - këto janë lëngje të zakonshme (ujë, vajguri, vajra të ndryshëm) në të cilat (deri në 50%) futen grimcat më të vogla (në madhësi disa mikronë) të një materiali të ngurtë ferromagnetik (për shembull, Fe 2 O 3). Lëvizja e lëngut magnetik dhe viskoziteti i tij mund të kontrollohen nga një fushë magnetike. Në të fortët fusha magnetike lëngu magnetik ngurtësohet në çast.

Disa substanca organike, molekulat e të cilave janë filamentoze ose në formën e pllakave të sheshta, mund të jenë në një gjendje të veçantë, duke zotëruar edhe vetitë e anizotropisë dhe rrjedhshmërisë. Ata janë quajtur kristalet e lëngëta . Për të ndryshuar orientimin e molekulave të një kristali të lëngshëm (në këtë rast, transparenca e tij ndryshon), kërkohet një tension prej rreth 1 V dhe një fuqi e rendit të mikrovateve, e cila mund të sigurohet nga furnizimi i drejtpërdrejtë i sinjaleve nga qarqet e integruara. pa përforcim shtesë. Prandaj, kristalet e lëngëta përdoren gjerësisht në treguesit e orës elektronike, kalkulatorët dhe ekranet.

Gjatë ngrirjes, vëllimi i ujit rritet me 11%, dhe nëse uji ngrin në një hapësirë ​​të mbyllur, mund të arrihet një presion prej 2500 atmosferash (tubat e ujit, shkëmbinjtë shkatërrohen ...).

tërheqjet një nga më të mëdhenjtë: 1) konstanta dielektrike(prandaj, uji është një tretës i mirë, veçanërisht kripërat me lidhje jonike - e gjithë tabela periodike gjendet në Oqeanin Botëror); 2) nxehtësia e shkrirjes(shkrirja e ngadaltë e borës në pranverë); 3) ngrohjes avullimi; 4) tensioni sipërfaqësor; 5) kapaciteti i nxehtësisë(klimë e butë bregdetare).

ekziston dritë (1 g / cm 3) dhe i rëndë (1,106 g/cm3) ujë . Uji i lehtë ("i gjallë") - biologjikisht aktiv - është oksid protium H 2 O. Uji i rëndë ("i vdekur") - shtyp aktivitetin jetësor të organizmave - është oksid deuteriumi D 2 O. Protium (1 amu), deuterium (2 amu) dhe tritium (3 amu) janë izotope të hidrogjenit. Ekzistojnë gjithashtu 6 izotope të oksigjenit: nga 14 O deri në 19 O që mund të gjendet në një molekulë uji.

Në trajtimin e ujit fushë magnetike vetitë e tij ndryshojnë: lagshmëria e lëndëve të ngurta ndryshon, shpërbërja e tyre përshpejtohet, përqendrimi i gazeve të tretura ndryshon, parandalohet formimi i shkallës në kaldaja me avull, forcimi i betonit përshpejtohet me 4 herë dhe forca e tij rritet me 45%. një efekt biologjik tek njerëzit (rrathë dhe vathë magnetikë, magnetofore, etj.) dhe bimët (rritja e mbirjes dhe e prodhimit të të korrave rritet).

ujë argjendi mund të ruhet për një kohë të gjatë (rreth gjashtë muaj), pasi uji neutralizohet nga mikrobet dhe bakteret nga jonet e argjendit (përdoret në astronautikë, për konservimin e ushqimeve, dezinfektimin e ujit në pishina, për qëllime mjekësore për parandalimin dhe kontrollin e traktit gastrointestinal. sëmundjet dhe proceset inflamatore).

Dezinfektimi i ujit të pijshëm në tubacionet e ujit të qytetit kryhet nga klorifikimi dhe ozonimi i ujit. Ekzistojnë gjithashtu metoda fizike të dezinfektimit duke përdorur rrezatim ultravjollcë dhe ultratinguj.

Tretshmëria e gazeve në ujë varet nga temperatura, presioni, kripësia, prania e gazrave të tjerë në tretësirën ujore. Në 1 litër ujë në 0 С, mund të treten: helium - 10 ml, dioksid karboni - 1713 ml, sulfid hidrogjeni - 4630 ml, amoniak - 1300000 ml (amoniak). Kur zhyten në thellësi të mëdha, zhytësit përdorin përzierje të veçanta të frymëmarrjes, në mënyrë që kur të ngjiten, të mos marrin "gjak të gazuar" për shkak të tretjes së azotit në të.

Të gjitha organizma të gjallë 60-80% ujë. Gjaku i njerëzve dhe kafshëve është i ngjashëm në përbërjen e kripës me ujin e oqeanit. Njeriu dhe kafshët mund të sintetizojnë ujin në trupin e tyre, ta formojnë atë gjatë djegies së produkteve ushqimore dhe vetë indeve. Në një deve, për shembull, yndyra që përmban gunga, si rezultat i oksidimit, mund të japë 40 litra ujë.

Në elektrolizë mund të merren dy lloje uji: 1) ujë acid ("i vdekur"), i cili vepron si një antiseptik (i ngjashëm me atë se sa mikrobe patogjene vdesin në lëngun acidik të stomakut); 2) ujë alkaline ("i gjallë"), i cili aktivizon proceset biologjike (rrit produktivitetin, shëron plagët më shpejt, etj.).

Ju mund të mësoni për veçori të tjera të ujit (të strukturuar, energjetik-informativ, etj.) nga Interneti.

Detyra TRIZ 27. Punëtor uji

Më shpesh, mekanizma të ndryshëm kanë "gjendje të ngurtë" organet e punës. Jepni shembuj të pajisjeve teknike në të cilat trupi punues është uji (i lëngët). Me cilat ligje të zhvillimit të sistemeve teknike korrespondon një trup i tillë punues?

Detyra TRIZ 28. Uji në sitë

Në problemin e famshëm Si të bartni ujin në një sitë? ka një të qartë kontradikta fizike: duhet të ketë vrima në sitë në mënyrë që trupat e ngurtë të mund të siten përmes saj dhe nuk duhet të ketë vrima që të mos derdhet uji. Një nga zgjidhjet e mundshme për këtë problem mund të gjendet në Ya.I. Perelman në "Entertaining Physics", ku propozohet të ulet sita në parafinë të shkrirë në mënyrë që rrjeta e sitës të mos laget me ujë. I bazuar teknikat për eliminimin teknik dhe kontradikta fizike sugjeroni 10-20 mënyra të tjera për të zgjidhur këtë problem.