Karakteristikat e përgjithshme të gjendjes së lëngshme

Lëngu është një nga gjendjet agregate të materies. 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.

Gjendja e lëngshme zakonisht konsiderohet e ndërmjetme midis një të ngurtë dhe një gazi: një gaz nuk ruan as vëllim dhe as formë, ndërsa një i ngurtë i ruan të dyja.

Forma e trupave të lëngshëm mund të përcaktohet tërësisht ose pjesërisht nga fakti se sipërfaqja e tyre sillet si një membranë elastike. Pra, uji mund të mblidhet me pika. Por lëngu është i aftë të rrjedhë edhe nën sipërfaqen e tij të palëvizshme dhe kjo do të thotë edhe mosruajtje e formës (të pjesëve të brendshme të trupit të lëngshëm).

Molekulat e një lëngu nuk kanë një pozicion të caktuar, por në të njëjtën kohë, ato nuk kanë liri të plotë të lëvizjes. Mes tyre ka një tërheqje, aq e fortë sa për t'i mbajtur pranë.

Një substancë në gjendje të lëngshme ekziston në një interval të caktuar temperaturash, 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.

Përcaktoni tablonë e proceseve në dukuritë e kapilaritetit, lagështimit, viskozitetit, tensionit sipërfaqësor.

Kapilariteti, efekti kapilar - fenomen fizik, e cila konsiston në aftësinë e lëngjeve për të ndryshuar nivelin në tuba, kanale të ngushta me formë arbitrare, trupa porozë. Ngritja e lëngut ndodh kur kanalet lagen me lëngje, për shembull, ujë në tuba qelqi, rërë, tokë, etj. Rënia e lëngut ndodh në tubat dhe kanalet që nuk lagen nga lëngu, për shembull, merkuri në tub qelqi. Në bazë të kapilaritetit, bazohet aktiviteti jetësor i kafshëve dhe bimëve, teknologjitë kimike dhe fenomenet e përditshme (për shembull, ngritja e vajgurit përgjatë fitilit në një llambë vajguri, fshirja e duarve me një peshqir).

Veting është fenomen sipërfaqësor, që konsiston në bashkëveprimin e një lëngu me sipërfaqen e një lëngu të ngurtë ose të një lëngu tjetër. Lagja është dy llojesh:

Zhytja (e gjithë sipërfaqja e një trupi të ngurtë është në kontakt me një lëng)

Kontakti (përbëhet nga tre faza - të ngurta, të lëngshme, të gazta)

Lagja varet nga raporti midis forcave ngjitëse të molekulave të lëngshme me molekulat (ose atomet) e trupit të lagur (ngjitja) dhe forcat e ngjitjes së ndërsjellë të molekulave të lëngshme (kohezioni).

Viskoziteti (fërkimi i brendshëm) është një nga fenomenet e transferimit, vetia e trupave të lëngshëm (lëngëve dhe gazeve) për t'i rezistuar lëvizjes së njërës prej pjesëve të tyre në raport me një tjetër. Mekanizmi i fërkimit të brendshëm në lëngje dhe gazra qëndron në faktin se molekulat që lëvizin rastësisht transferojnë momentin nga një shtresë në tjetrën, gjë që çon në barazimin e shpejtësive - kjo përshkruhet nga futja e një force fërkimi. Viskoziteti i trupave të ngurtë ka një numër karakteristikash specifike dhe zakonisht konsiderohet veçmas. Ka viskozitet dinamik (njësi matëse: poise, 0,1 Pa s) dhe viskozitet kinematik (njësi matëse: stokes, m² / s, njësi josistematike - shkalla Engler). Viskoziteti kinematik mund të merret si raport i viskozitetit dinamik me densitetin e një lënde dhe origjinën e saj i detyrohet metodave klasike të matjes së viskozitetit, siç është matja e kohës që i duhet një vëllimi të caktuar për të rrjedhur nëpër një vrimë të kalibruar nën ndikimin e gravitetit. .

Tensioni sipërfaqësor është një karakteristikë termodinamike e ndërfaqes midis dy fazave në ekuilibër, e përcaktuar nga puna e formimit izotermokinetik të kthyeshëm të një sipërfaqeje njësi të kësaj ndërfaqeje, me kusht që temperatura, vëllimi i sistemit dhe potencialet kimike të gjithë komponentët në të dyja fazat mbeten konstante. Tensioni sipërfaqësor ka dyfish kuptimi fizik- energjia (termodinamike) dhe fuqia (mekanike). Përkufizimi i energjisë (termodinamike): tensioni sipërfaqësor është puna specifike e rritjes së sipërfaqes kur ajo shtrihet, me kusht që temperatura të jetë konstante. Përkufizimi i forcës (mekanike): Tensioni sipërfaqësor është forca që vepron për njësi gjatësi të një linje që kufizon sipërfaqen e një lëngu.

Si e shpjegojnë kapacitetin e madh të nxehtësisë së ujit, tensionin e madh sipërfaqësor dhe vetinë e kapilaritetit?

Të gjitha këto karakteristika lidhen me praninë e lidhjeve hidrogjenore. Për shkak të ndryshimit të madh në elektronegativitetin e atomeve të hidrogjenit dhe oksigjenit, retë elektronike zhvendosen fuqishëm drejt oksigjenit. Për shkak të kësaj, si dhe për faktin se joni i hidrogjenit (protoni) nuk ka shtresa të brendshme elektronike dhe ka dimensione të vogla, ai mund të depërtojë në shtresë elektronike atomi i polarizuar negativisht i molekulës fqinje. Për shkak të kësaj, çdo atom oksigjeni tërhiqet nga atomet e hidrogjenit të molekulave të tjera dhe anasjelltas. Një rol të caktuar luhet nga ndërveprimi i shkëmbimit të protoneve ndërmjet dhe brenda molekulave të ujit. Çdo molekulë uji mund të marrë pjesë në një maksimum prej katër lidhjeve hidrogjenore: 2 atome hidrogjeni - secili në një, dhe një atom oksigjen - në dy; në këtë gjendje, molekulat janë në një kristal akulli. Kur akulli shkrihet, disa nga lidhjet thyhen, gjë që lejon që molekulat e ujit të paketohen më dendur; kur uji nxehet, lidhjet vazhdojnë të thyhen dhe densiteti i tij rritet, por në temperatura mbi 4 ° C, ky efekt bëhet më i dobët se zgjerimi termik. Avullimi thyen të gjitha lidhjet e mbetura. Thyerja e lidhjeve kërkon shumë energji, prandaj temperatura e lartë dhe nxehtësia specifike e shkrirjes dhe vlimit dhe kapaciteti i lartë i nxehtësisë. Viskoziteti i ujit është për shkak të faktit se lidhjet hidrogjenore pengojnë molekulat e ujit të lëvizin me shpejtësi të ndryshme.

Cila është rëndësia e këtyre veçorive të ujit në jetën e egër?

Kapacitet i lartë specifik i nxehtësisë.

Në kombinim me përçueshmërinë e lartë termike, kjo e bën mjedisin ujor mjaft të rehatshëm për të jetuar organizmat e gjallë. Për shkak të kapacitetit të lartë të nxehtësisë dhe përçueshmërisë termike, mjedisi ujor, ndryshe nga mjedisi ajror, është më pak i ndjeshëm ndaj ndryshimeve të temperaturës (si ditore ashtu edhe sezonale), gjë që lehtëson përshtatjen e kafshëve dhe bimëve ndaj këtij faktori abiotik.

Tension i lartë sipërfaqësor dhe kohezion.

Për shkak të tensionit sipërfaqësor, lëngu tenton të marrë një formë të tillë që sipërfaqja e tij të jetë minimale (idealisht, forma e një topi). Nga të gjitha lëngjet, uji ka tensionin më të lartë sipërfaqësor. Kohezioni i rëndësishëm luan një rol të rëndësishëm në qelizat e gjalla, si dhe në lëvizjen e ujit nëpër enët e bimëve. Shumë organizma të vegjël përfitojnë nga tensioni sipërfaqësor: organizma të tillë formojnë grupin ekologjik të neustonit, i cili ndahet në epineuston (ato që lëvizin në sipërfaqen e filmit, si një rrëshqitës uji) dhe hiponeuston, organizma që ngjiten në shtresën sipërfaqësore në ujë (larvat e disa mizave dhe mushkonjat).

Dukuritë kapilare luajnë një rol thelbësor në furnizimin me ujë të bimëve, lëvizjen e lagështisë në tokë dhe në mjedise të tjera poroze. Impregnimi kapilar i materialeve të ndryshme përdoret gjerësisht në procese të ndryshme teknologjike. Fenomenet kapilare luajnë një rol po aq të rëndësishëm në formimin e një faze të re: pikat e lëngut gjatë kondensimit të avullit dhe flluska avulli gjatë zierjes dhe kavitacionit.

Dukuritë kapilare luajnë një rol të rëndësishëm në natyrë dhe teknologji. Ngritja e tretësirës ushqyese përgjatë kërcellit ose trungut të një bime është kryesisht për shkak të fenomenit të kapilaritetit: tretësira ngrihet përmes tubave të hollë kapilar të formuar nga muret e qelizave bimore. Nëpërmjet kapilarëve të tokës, uji ngrihet nga shtresat e thella në sipërfaqen e tokës. Në të kundërt, duke liruar sipërfaqen e tokës dhe duke krijuar kështu ndërprerje në sistemin kapilar të tokës, është e mundur të vonohet rrjedha e ujit në zonën e avullimit dhe të ngadalësohet tharja e tokës.

Dukuritë kapilare luajnë një rol thelbësor në furnizimin me ujë të bimëve dhe lëvizjen e lagështisë në tokë. Në mot të thatë, toka tkurret, dhe në të krijohen çarje - kapilarë. Nëpërmjet tyre, uji ngrihet nga toka dhe avullohet. Për shkak të kësaj, sipërfaqja e tokës thahet edhe më shumë. Për të ruajtur lagështinë brenda tokës, shtresa e sipërme e tokës lirohet. Në këtë rast, kapilarët shkatërrohen dhe uji mbetet në tokë.

Rendi me rreze të shkurtër (fluiditeti, moskompresibiliteti, kuazi-kristaliniteti, energjia potenciale e molekulave).

tensioni sipërfaqësor.

Presioni nën një sipërfaqe të lakuar.

Veting.

dukuritë kapilare.

Tensioni sipërfaqësor.

Energjia potenciale e një molekule brenda një lëngu është më e vogël se jashtë lëngut. Shtresa sipërfaqësore është në kushte të ndryshme. Për të transferuar molekulat në sipërfaqe, duhet të kapërcehet një pengesë e caktuar potenciale.

r- rrezja e veprimit molekular (sfera e veprimit molekular).

Forca që rezulton brenda lëngut është 0. Në sipërfaqen e gazit - veprimi i tij mund të neglizhohet. Forca që rezulton është zvogëluar. E gjithë shtresa e shtrirë pranë sipërfaqes së lëngut i nënshtrohet forcave të drejtuara normalisht në lëng. Shtresa sipërfaqësore ushtron presion mbi lëngun - presion molekular.

Masa e lëngut, mbi të cilën nuk veprojnë forcat e jashtme, duhet të marrë një formë sferike. Nga të gjitha trupat gjeometrikë Një sferë ka sipërfaqen më të vogël për një vëllim të caktuar. Sipërfaqja e një lëngu është si një film i shtrirë. Për të shtrirë një film, zakonisht një forcë duhet të zbatohet në kufirin e tij tangjente me sipërfaqen e lëngut, e quajtur forca e tensionit sipërfaqësor. Këto forca janë sa më të mëdha, aq më e gjatë është gjatësia e kufirit të filmit:

- koeficienti i tensionit sipërfaqësor. NGATdhe

. NëT

T Kreta.

0 . Le

- disa platforma.

- punoni për të krijuar forcën e sajF.

pastaj

Kjo punë shkon për të rritur energjinë e filmit:

Energjia e tensionit sipërfaqësor.

Energjisë - është një pjesë energjia e brendshme film, i cili shndërrohet në punë gjatë një procesi izotermik.

Energji e lirë

Tensioni sipërfaqësor shpjegon: formimin e pikave:

Për një pikë:

Presioni nën sipërfaqen e lakuar

Konsideroni sipërfaqen e lëngut, bazuar në një kontur të sheshtë.

Nëse sipërfaqja e lëngut nuk është e sheshtë, atëherë tendenca e tij për t'u tkurrur do të çojë në shtimin e presionit në raport me lëngun e sheshtë.

Në rastin e një sipërfaqe konvekse, ky presion është pozitiv, në rastin e një sipërfaqeje konkave, është negativ.

Llogaritni

për një sipërfaqe të lëngshme sferike.

Për shkak të tensionit sipërfaqësor, të dy hemisferat tërhiqen.

Këto forca shtypin të dy hemisferat në sipërfaqe dhe ato shkaktojnë presion shtesë:

Lakimi i sipërfaqes:

Në gjeometri, vërtetohet se gjysma e rrezeve reciproke të lakimit të çdo çifti seksionesh reciproke pingule ka të njëjtën vlerë H :

Për sferën: R 1 = R 2 = R :

Laplace vërtetoi se formulat janë të vlefshme për një sipërfaqe të çdo forme, nëse H nënkupton lakimin mesatar të sipërfaqes në pikën në të cilën përcaktohet presioni shtesë.

Lakim mesatar

Formula Laplace

Presioni shtesë ndryshon nivelin e lëngut në tubat e ngushtë (kapilarët), i cili nganjëherë quhet presion kapilar.

Lundrimi i trupave të vegjël në sipërfaqe shpjegohet me presionin Laplace.

duke u lagur

Kur merren parasysh dukuritë në kufirin lëng-ngurtë, është e nevojshme të merret parasysh energjia totale sipërfaqësore e dy substancave.

Nëse kufizohen tre substanca: të lëngshme, të ngurta dhe të gazta. Atëherë i gjithë konfigurimi korrespondon energji totale minimale (sipërfaqja, në fushën e lëngshme).

Këndi, ndërmjet sipërfaqes trup i fortë dhe tangjente me lëngun - këndi i skajit.

Nese nje më pak se π/2 lëngu lag trupin.

Nese nje më shumë se π/2 lëngu nuk e lag trupin.

Në zero njomje totale.

Në

i plotë pa lagështirë.

Mos lagja mund të çojë në fenomene kurioze: një gjilpërë nuk zhytet në yndyrë. Në mënyrë të ngjashme, ju mund të mbani ujë në një sitë nëse sita nuk laget nga uji (mbuloni fijet e sitës me parafinë), nëse nuk ka shumë ujë.

Dukuritë kapilare

Ekzistenca e këndit të kontaktit çon në lakimin e sipërfaqes së lëngshme pranë mureve të enës. Në një tub të ngushtë kapilar, sipërfaqja rezulton të jetë e lakuar.

Lëngu lag sipërfaqen:

Nëse lëngu nuk laget:

Nëse sipërfaqja e lëngut është e lakuar, atëherë forcat e tensionit sipërfaqësor krijojnë presion shtesë mbi lëngun:

Në këtë mënyrë, presion total barazohet me:

kapilar, presion laplasian.

Nëse kapilari zhytet me një skaj në një lëng, atëherë kur kapilari laget, niveli i lëngut do të jetë më i lartë se niveli në enë, dhe kur nuk laget, do të jetë më i ulët.

Ndryshimi i lartësisë së nivelit në tubat e ngushtë - kapilariteti.

Nëse kapilarët janë seksion i rrumbullakët, pastaj:

dhe

Nëse kapilari është i vogël, atëherë me lagështi të plotë

:

R = r

Liquid - gjendja e grumbullimit të lëndës, e ndërmjetme midis të ngurtë dhe të gaztë. Lëngjet kanë pronësinë e natyrshme të trupave të ngurtë - të ruajnë vëllimin e tyre, të formojnë një sipërfaqe, transparencë, forcë në tërheqje. Gazrat: marrin formën e një ene, vazhdimisht shndërrohen në gaz pa kërcim.

Një numër karakteristikash të veçanta vetëm për të: Veçori - rrjedhshmëri. Lëngjet janë pothuajse të pakompresueshme. Testimi i lëngjeve me rrezet x tregoi se strukturën e brendshme kanë shumë të përbashkëta me strukturën e trupave të ngurtë.

Në rregullimin e grimcave të lëngshme, ekziston porosi me rreze të shkurtër .

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

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 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. Nëse për të ngurtaështë karakteristik renditja e rreptë e grimcave, e shtrirë 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 faktin se renditja midis grimca në vende të ndryshme substancë e lëngshme lind po aq shpejt sa “përlyhet” 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 trupave të ngurtë, 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 për të njëjtën ulje të vëllimit të gazeve kërkohet një presion i rendit 0,01 atm. Prandaj, kompresueshmëria e lëngjeve është afërsisht 200: 0.01 = 20,000 herë më pak se ngjeshshmëria 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 substance të ngurtë sesa të gaztë. Afërsi e madhe gjendje e lëngët të ngurta është konfirmuar edhe nga të dhënat mbi entalpi standarde avullimi ∆Н° përdorimi 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 avulli 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 e shkrirjes (e njëjta sasi nxehtësie lirohet kur 1 mol lëng në 1 atm "ngrihet" ("ngurtësohet" ). 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 të gaztë.

Një sërë veçorish të tjera të rëndësishme të lëngjeve të kujtojnë më shumë vetitë e gazeve. Pra, si gazrat, 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, ndonëse 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 te gazet, as te trupat e ngurtë). Një molekulë në një lëng i nënshtrohet forcave uniforme 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 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, si rezultat i lëvizjes termike, molekulat fillojnë të kalojnë gradualisht nëpër ndërfaqe, 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 në lëng i mbinxehur hedh diçka, ajo vlon në çast. 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 ngurtë 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 lëngshme 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:

është dendësia e lëngut, është shpejtësia e rrjedhës, është lartësia në të cilën ndodhet elementi i konsideruar i lëngut, është presioni në pikën e hapësirës ku ndodhet qendra e masës së elementit të konsideruar të lëngut, është përshpejtimi i rënies së lirë.

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 të peshuara (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 shpejtësisë 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 rrjedhë në një tub të rrumbullakët

Numri Reynolds përcaktohet nga relacioni i mëposhtëm:

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 (gradient presioni në tub) dhe fuqinë e katërt të 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 rrjedhjes 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. t. në tuba, 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 rrjedhjes 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, mesatare 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 kapilarë.
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 në temperaturë të lartë dhe prerje e 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 vlera e pragut, 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 nënkupton një ndryshim relativisht të vogël të viskozitetit 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. Sidoqoftë, 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 matjen e rrjedhës së lëngjeve, përdoren matësit e rrjedhës bazuar në parime të ndryshme funksionimi: matësit e rrjedhës së ndryshimit të 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 shpejtësia e rrjedhës Q ndryshon, vlera e kësaj rënie presioni p gjithashtu ndryshon.

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, matësat 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 kalimit në hendekun midis notimit 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. Matësit e rrjedhës me një sinjal dalës pneumatik përdorin një bashkim magnetik për të transmetuar pozicionin e notimit 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, cilido 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 proporcion me shpejtësinë e lëvizjes së tij, d.m.th., shpejtësinë e rrjedhës 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 matësve të rrjedhës, zeroja 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 rrjedha lëviz, shpejtësia e saj 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 vorbullave 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.

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

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 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. 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 midis grimcave në vende të ndryshme të një lënde të lëngshme gjithashtu lind shpejt. , si dhe përsëri "përlyhet" nga dridhja termike e 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 trupave të ngurtë, 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 për të njëjtën ulje të vëllimit të gazeve kërkohet një presion i rendit 0,01 atm. Prandaj, kompresueshmëria e lëngjeve është afërsisht 200: 0.01 = 20,000 herë më pak se ngjeshshmëria 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 substance të ngurtë sesa të gaztë. Afërsia e gjendjes së lëngshme me gjendjen e ngurtë konfirmohet edhe nga të dhënat për testin standard të entalpive të avullimit ∆Н° 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 avulli 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 e shkrirjes (e njëjta sasi nxehtësie lirohet kur 1 mol lëng në 1 atm "ngrihet" ("ngurtësohet" ). Dihet se ∆Н° pl është shumë më pak se vlerat përkatëse të ∆Н° exp, gjë që është e lehtë për t'u kuptuar, pasi kalimi nga një gjendje e ngurtë në një gjendje të lëngshme shoqërohet me një shkelje më të vogël të tërheqjes ndërmolekulare sesa një kalimi nga një gjendje e lëngshme në një gjendje të gaztë.

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.

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 kthehet në një lëvizje osciluese pranë pozicionit të ekuilibrit dhe përhapet 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.

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. Sidoqoftë, në natyrë dhe teknologji, kudo lëngu bashkëjeton me avullin, ose gjithashtu me një gjendje të ngurtë grumbullimi - për shembull, uji me avull uji dhe shpesh me akull (nëse e konsiderojmë avullin si një fazë të veçantë të pranishme së bashku me ajrin). Kjo është për shkak të arsyeve të mëposhtme.

Prania e atmosferës në kushtet e gravitetit tokësor. Presioni atmosferik vepron në një lëng (ajri dhe avulli), ndërsa për avullin praktikisht duhet të merret parasysh vetëm presioni i pjesshëm i tij. Prandaj, lëngu dhe avulli mbi sipërfaqen e tij korrespondojnë me pika të ndryshme në diagramin fazor, përkatësisht në rajonin e ekzistencës së fazës së lëngshme dhe në rajonin e ekzistencës së 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 lëngshme,

Shkalla e rrjedhjes,

Lartësia në të cilën ndodhet elementi fluid në fjalë,

Presioni në pikën e hapësirës ku ndodhet qendra e masës së elementit fluid në shqyrtim,

Përshpejtimi i gravitetit.

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 të peshuara (ρ gh), presionet statike (p) dhe dinamike (ρν 2 /2).

2.2 Ligji i Paskalitështë formuluar kështu:

D 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.

Karakteristikat e përgjithshme të gjendjes së lëngshme

Artikuj të ngjashëm