Suyuqlikning boshqa agregatsiya holatlaridan ajralib turadigan asosiy xususiyati - bu uning shaklini tangensial mexanik kuchlanishlar ta'sirida, hatto o'zboshimchalik bilan kichik bo'lsa ham, hajmini amalda saqlab turgan holda cheksiz o'zgartirish qobiliyatidir. Suyuq holatdagi modda ma'lum bir harorat oralig'ida mavjud bo'lib, undan pastda u qattiq holatga (kristallanish yoki qattiq amorf holatga - shisha), yuqorida - gaz holatiga o'tadi (bug'lanish sodir bo'ladi). Ushbu intervalning chegaralari bosimga bog'liq.

3.1 Suyuqliklarning fizik xususiyatlari:

ü Oquvchanlik(Asosiy xususiyat. Plastmassa qattiq moddalardan farqli o'laroq, suyuqlik oquvchanlikka ega emas: o'zboshimchalik bilan kichik qo'llash kifoya. tashqi kuch suyuqlik oqishi uchun.

ü Hajmni saqlash. Suyuqlikning xarakterli xususiyatlaridan biri shundaki, u ma'lum hajmga ega (doimiy tashqi sharoitlar). Suyuqlikni mexanik ravishda siqish juda qiyin, chunki gazdan farqli o'laroq, molekulalar orasida juda kam bo'sh joy mavjud. bo'sh joy. Suyuqliklar odatda qizdirilganda hajmini oshiradi (kengaytiradi), sovutganda esa hajmini kamaytiradi (kontrakt).

ü Yopishqoqlik. Bundan tashqari, suyuqliklar (gazlar kabi) yopishqoqlik bilan tavsiflanadi. Bu qismlardan birining ikkinchisiga nisbatan harakatiga qarshilik ko'rsatish qobiliyati - ya'ni ichki ishqalanish sifatida aniqlanadi.Suyuqlikning qo'shni qatlamlari bir-biriga nisbatan harakat qilganda, molekulalarning to'qnashuvi ham muqarrar ravishda sodir bo'ladi. termal harakatga. Idishdagi suyuqlik harakatga kelgan va o'z-o'zidan qolgan, asta-sekin to'xtaydi, lekin uning harorati ko'tariladi.

ü Erkin sirt shakllanishi va sirt tarangligi.Hajm saqlanishi tufayli suyuqlik erkin sirt hosil qila oladi. Bunday sirt ma'lum moddaning fazalarni ajratish yuzasi hisoblanadi: bir tomonda suyuq faza, ikkinchi tomonda - gazsimon (bug ') faza mavjud.Agar bir moddaning suyuq va gazsimon fazalari aloqa qilsa, unda shunday kuchlar paydo bo'ladi. interfeys maydonini - kuchlarni kamaytirishga intiladi sirt tarangligi. Interfeys qisqarishga moyil bo'lgan elastik membrana kabi ishlaydi.

ü Bug'lanish va kondensatsiya

ü Qaynatish

ü namlash - sirt hodisasi, bu suyuqlik bug 'borligida, ya'ni uch fazaning interfeyslarida qattiq sirt bilan aloqa qilganda sodir bo'ladi.

ü Aralashuvchanlik- suyuqliklarning bir-birida erishi qobiliyati. Aralashuvchi suyuqliklarga misol: suv va etil spirti, aralashmaydigan suyuqliklarga misol: suv va suyuq moy.

ü Diffuziya. Ikkita aralashadigan suyuqlik idishda bo'lsa, issiqlik harakati natijasida molekulalar asta-sekin interfeysdan o'ta boshlaydi va shu bilan suyuqliklar asta-sekin aralashadi. Bu hodisa diffuziya deb ataladi (u boshqa agregatsiya holatlaridagi moddalarda ham uchraydi).

ü Haddan tashqari issiqlik va hipotermiya. Suyuqlik qaynash nuqtasidan yuqori qizdirilishi mumkin, shunda qaynab ketmaydi. Bu hajmdagi sezilarli harorat farqlarisiz va tebranish kabi mexanik ta'sirlarsiz bir xil isitishni talab qiladi. Agarda qizdirilgan suyuqlik biror narsa tashlang, u darhol qaynaydi. haddan tashqari qizdirilgan suv mikroto'lqinli pechda olish oson.Subcooling - suyuqlikni agregatsiyaning qattiq holatiga aylantirmasdan muzlash nuqtasidan pastroq sovutish.

Gazlardan farqli o'laroq, suyuqlik molekulalari o'rtasida juda katta o'zaro tortishish kuchlari harakat qiladi, bu molekulyar harakatning o'ziga xos xususiyatini belgilaydi. Suyuqlik molekulasining issiqlik harakati tebranish va oldinga harakat. Har bir molekula ma'lum bir muvozanat nuqtasi atrofida ma'lum vaqt tebranadi, keyin harakatlanadi va yana yangi muvozanat pozitsiyasini egallaydi. Bu uning suyuqligini aniqlaydi. Molekulalararo tortishish kuchlari molekulalarning harakati davomida bir-biridan uzoqlashishiga imkon bermaydi. Molekulalarni jalb qilishning umumiy ta'siri suyuqliklarning ichki bosimi sifatida ifodalanishi mumkin, bu juda yuqori qiymatlarga etadi. Bu suyuqliklarning har qanday shaklni osongina olishiga qaramay, hajmning doimiyligini va amaliy siqilmasligini tushuntiradi.

Suyuqliklarning xossalari molekulalarning hajmiga, ularning shakli va qutbliligiga ham bog'liq. Agar suyuqlik molekulalari qutbli bo'lsa, u holda ikki yoki undan ortiq molekulalar murakkab kompleksga birlashadi (assotsiatsiyalanadi). Bunday suyuqliklar deyiladi bog'langan suyuqliklar. Bog'langan suyuqliklar (suv, aseton, spirtlar) yuqori qaynash nuqtalariga ega, kamroq uchuvchanlik, yuqori. o'tkazuvchanlik. Masalan, etil spirti va dimetil efir bir xil molekulyar formulaga ega (C 2 H 6 O). Spirtli ichimliklar bir-biriga bog'langan suyuqlikdir va ko'proq qaynaydi yuqori harorat bog'lanmagan suyuqlik bo'lgan dimetil efirga qaraganda.

Suyuq holat kabi jismoniy xususiyatlar bilan tavsiflanadi zichlik, yopishqoqlik, sirt tarangligi.

Yuzaki taranglik.

Molekulalarning holati sirt qatlami, suyuqlikdagi chuqur molekulalarning holatidan sezilarli darajada farq qiladi. Oddiy holatni ko'rib chiqing - suyuqlik - bug' (2-rasm).

Guruch. 2. Suyuqlik interfeysi va ichidagi molekulalararo kuchlarning ta’siri

Shaklda. 2, molekula (a) suyuqlik ichida, molekula (b) sirt qatlamida. Ularning atrofidagi sharlar - bu atrofdagi molekulalarning molekulalararo tortishish kuchlari cho'zilgan masofalar.

(a) molekulaga atrofdagi molekulalardan molekulalararo kuchlar bir xilda ta'sir qiladi, shuning uchun molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlari kompensatsiyalanadi, bu kuchlarning natijasi nolga teng (f=0).

Bug'ning zichligi suyuqlikning zichligidan ancha past, chunki molekulalar bir-biridan uzoqda joylashgan. Shuning uchun sirt qatlamidagi molekulalar bu molekulalarning tortishish kuchini deyarli sezmaydilar. Bu barcha kuchlarning natijasi suyuqlikning yuzasiga perpendikulyar ravishda yo'naltiriladi. Shunday qilib, suyuqlikning sirt molekulalari doimo ularni o'ziga tortadigan va shu bilan suyuqlik sirtini kamaytiradigan kuch ta'sirida bo'ladi.

Suyuqlik interfeysini oshirish uchun A (J) ishni sarflash kerak. S interfeysini 1 m 2 ga oshirish uchun zarur bo'lgan ish sirt energiyasining o'lchovidir yoki sirt tarangligi.

Shunday qilib, sirt tarangligi d (J / m 2 \u003d Nm / m 2 \u003d N / m) - sirt qatlamidagi kompensatsiyalanmagan molekulalararo kuchlarning natijasi:

e = F/S (F - sirt energiyasi) (2.3)

Mavjud katta raqam sirt tarangligini aniqlash usullari. Eng keng tarqalganlari stalagmometrik usul (tomchilarni hisoblash usuli) va gaz pufakchalarining eng yuqori bosimi usuli.

Rentgen nurlari difraksion tahlil usullaridan foydalanib, suyuqliklarda molekulalarning fazoviy joylashuvida alohida mikrohajmlarda ma'lum tartiblilik mavjudligi aniqlandi. Har bir molekula yaqinida qisqa masofali tartib deb ataladigan narsa kuzatiladi. Undan ma'lum masofada bu muntazamlik buziladi. Va suyuqlikning butun hajmida zarrachalarni joylashtirishda tartib yo'q.

Guruch. 3. Stalagmometr 4. Viskozimetr

Yopishqoqlik h (Pa s) - suyuqlikning bir qismining boshqasiga nisbatan harakatiga qarshilik ko'rsatish xususiyati. Amaliy hayotda odam turli xil suyuqlik tizimlariga duch keladi, ularning yopishqoqligi har xil - suv, sut, o'simlik moylari, smetana, asal, sharbatlar, shinni va boshqalar.

Suyuqliklarning yopishqoqligi molekulalarning harakatchanligini cheklaydigan molekulalararo ta'sirga bog'liq. Bu suyuqlikning tabiatiga, haroratga, bosimga bog'liq.

Yopishqoqlik viskozimetrlar deb ataladigan asboblar bilan o'lchanadi. Viskozimetrni tanlash va yopishqoqlikni aniqlash usuli o'rganilayotgan tizimning holatiga va uning konsentratsiyasiga bog'liq.

Past viskoziteli yoki past konsentratsiyali suyuqliklar uchun kapillyar turdagi viskozimetrlar keng qo'llaniladi.

2.1 Bernulli qonuni.

2.2 Paskal qonuni.

2.3 Suyuqliklarning laminar oqimi.

2.4 Puazel qonuni.

2.5 Suyuqliklarning turbulent oqimi.

3.1 Suyuqlikning viskozitesini o'lchash.

3.2 Suyuqlik hajmi va oqimini o'lchash

1. Moddaning suyuqlik holati va uning xossalari.

Suyuqliklar gazsimon va o'rtasida oraliq hisoblanadi qattiq moddalar. Qaynish nuqtasiga yaqin haroratlarda suyuqliklarning xossalari gazlarnikiga yaqinlashadi; erish nuqtalariga yaqin haroratlarda suyuqliklarning xossalari qattiq moddalarnikiga yaqinlashadi. Agar qattiq moddalar yuz minglab atomlararo yoki molekulalararo radiuslargacha bo'lgan masofalarga cho'zilgan zarrachalarning qat'iy tartiblanishi bilan tavsiflansa, suyuq moddada odatda bir necha o'nlab tartiblangan zarrachalar bo'lmaydi - bu bilan izohlanadi. turli joylarda zarralar o'rtasidagi tartibni haqiqatdir suyuq modda zarrachalarning termal tebranishlari bilan yana "qoralangan"dek tez paydo bo'ladi. Shu bilan birga, suyuq moddaning zarrachalarining umumiy qadoqlash zichligi qattiq moddadan juda oz farq qiladi - shuning uchun ularning zichligi zichlikka yaqin. qattiq moddalar, va siqilish juda past. Masalan, suyuq suv egallagan hajmni 1% ga kamaytirish uchun ~ 200 atm bosim qo'llash kerak, gazlar hajmining bir xil pasayishi uchun esa 0,01 atm bosim talab qilinadi. Shuning uchun suyuqliklarning siqilishi taxminan 200 ga teng: 0,01 = gazlarning siqilishidan 20 000 marta kamroq.

Yuqorida ta'kidlanganidek, suyuqliklar o'ziga xos ma'lum hajmga ega va ular joylashgan idish shaklini oladi; bu xossalar gazsimon moddaga qaraganda qattiq jismnikiga ancha yaqin. Suyuq holatning qattiq holatga yaqinligi bug'lanishning standart entalpiyalari ∆N° exp va erishning standart entalpiyalari ∆N° pl to'g'risidagi ma'lumotlar bilan ham tasdiqlanadi. Bug'lanishning standart entalpiyasi - 1 atm (101,3 kPa) da 1 mol suyuqlikni bug'ga aylantirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori. 1 mol bug 1 atm haroratda suyuqlikka kondensatsiyalanganda bir xil miqdorda issiqlik chiqariladi. 1 atm haroratda 1 mol qattiq jismni suyuqlikka aylantirish uchun sarflangan issiqlik miqdori deyiladi standart entalpiya erish (1 atm 1 mol suyuqlikni "muzlatish" ("qattiqlashtiruvchi") paytida bir xil miqdordagi issiqlik chiqariladi). Ma'lumki, ∆N° pl ∆N° exp ning mos qiymatlaridan ancha kichikdir, buni tushunish oson, chunki qattiq holat suyuqlikka suyuqlikdan gazsimon holatga o'tishga qaraganda molekulalararo tortishishning kamroq buzilishi bilan birga keladi.

Suyuqliklarning bir qator boshqa muhim xossalari gazlarning xossalarini ko'proq eslatadi. Shunday qilib, gazlar kabi suyuqliklar ham oqishi mumkin - ularning xususiyati suyuqlik deb ataladi. Oqimga qarshilik viskozite bilan belgilanadi. Suyuqlik va yopishqoqlikka suyuqlik molekulalari orasidagi tortishish kuchlari, ularning nisbiy molekulyar og'irligi va boshqa bir qator omillar ta'sir qiladi. Suyuqliklarning yopishqoqligi gazlarnikidan ~100 marta katta. Xuddi gazlar singari, suyuqliklar ham sekinroq bo'lsa-da tarqalishi mumkin, chunki suyuqlik zarralari gaz zarralariga qaraganda ancha zichroq joylashgan.

Suyuqlikning eng muhim xususiyatlaridan biri uning sirt tarangligidir (bu xususiyat gazlarga ham, qattiq jismlarga ham xos emas). Suyuqlikdagi molekulaga har tomondan bir xil molekulalararo kuchlar ta'sir qiladi. Biroq, suyuqlik yuzasida bu kuchlarning muvozanati buziladi va buning natijasida "sirt" molekulalari suyuqlik ichiga yo'naltirilgan ma'lum bir natijaviy kuch ta'sirida bo'ladi. Shu sababli suyuqlikning sirti taranglik holatida bo'ladi. Yuzaki taranglik - suyuqlik zarrachalarining suyuqlik chuqurligidagi harakatini cheklaydigan va shu bilan suyuqlik yuzasini qisqarishdan saqlaydigan minimal kuch. Aynan sirt tarangligi erkin tushadigan suyuqlik zarralarining "ko'z yoshi" shaklini tushuntiradi.

Hajmining saqlanishi tufayli suyuqlik erkin sirt hosil qila oladi. Bunday sirt ma'lum bir moddaning fazaviy interfeysi hisoblanadi: bir tomonda suyuq faza, ikkinchisida - gazsimon (bug ') va ehtimol boshqa gazlar, masalan, havo. Agar bir moddaning suyuq va gazsimon fazalari aloqada bo'lsa, interfeys maydonini kamaytirishga moyil bo'lgan kuchlar - sirt taranglik kuchlari paydo bo'ladi. Interfeys qisqarishga moyil bo'lgan elastik membrana kabi ishlaydi.

Sirt tarangligini suyuqlik molekulalari orasidagi tortishish bilan izohlash mumkin. Har bir molekula boshqa molekulalarni o'ziga tortadi, ular bilan o'zini "o'rab olishga" va shuning uchun sirtni tark etishga intiladi. Shunga ko'ra, sirt pasayish tendentsiyasiga ega. Shuning uchun qaynash paytida sovun pufakchalari va pufakchalar sharsimon shaklga ega bo'ladi: ma'lum hajm uchun to'p minimal sirtga ega. Agar suyuqlikda faqat sirt taranglik kuchlari harakat qilsa, u albatta sharsimon shaklga ega bo'ladi - masalan, vaznsizlikda suv tomchilari.

Suyuqlik zichligidan kattaroq zichlikka ega bo'lgan kichik jismlar suyuqlik yuzasida "suzishga" qodir, chunki tortishish kuchi sirt maydonining oshishiga to'sqinlik qiladigan kuchdan kamroq.

Namlanish - suyuqlikning bug 'borligida, ya'ni uch faza interfeysida qattiq sirt bilan aloqa qilganda sodir bo'ladigan sirt hodisasi. Namlanish suyuqlikning sirtga "yopishishi" va uning ustiga tarqalishini (yoki aksincha, itarish va tarqalmasligini) tavsiflaydi. Uchta holat mavjud: namlanmaydigan, cheklangan namlash va to'liq namlash.

Aralashuvchanlik - suyuqliklarning bir-birida erishi qobiliyati. Aralashuvchi suyuqliklarga misol: suv va etil spirti, aralashmaydigan suyuqliklarga misol: suv va suyuq moy.

Ikkita aralashadigan suyuqlik idishda bo'lsa, issiqlik harakati natijasida molekulalar asta-sekin interfeysdan o'ta boshlaydi va shu bilan suyuqliklar asta-sekin aralashadi. Bu hodisa diffuziya deb ataladi (u boshqa agregatsiya holatlaridagi moddalarda ham uchraydi).

Suyuqlik qaynash nuqtasidan yuqori qizdirilishi mumkin, shunda qaynab ketmaydi. Bu hajmdagi sezilarli harorat farqlarisiz va tebranish kabi mexanik ta'sirlarsiz bir xil isitishni talab qiladi. Agar biror narsa qizib ketgan suyuqlikka tashlansa, u darhol qaynaydi. Mikroto'lqinli pechda qizdirilgan suvni olish oson.

Subcooling - suyuqlikni qattiq yig'ilish holatiga aylantirmasdan muzlash nuqtasidan pastroq sovutish. Haddan tashqari qizib ketishda bo'lgani kabi, to'liq sovutish tebranish va sezilarli harorat o'zgarishlarining yo'qligini talab qiladi.

Agar suyuqlik yuzasi muvozanat holatidan siljigan bo'lsa, u holda tiklovchi kuchlar ta'sirida sirt muvozanat holatiga qaytib keta boshlaydi. Biroq, bu harakat to'xtamaydi, aksincha aylanadi tebranish harakati muvozanat holatiga yaqin va boshqa hududlarga tarqaladi. Bu suyuqlik yuzasida to'lqinlar hosil qiladi.

Agar tiklovchi kuch asosan tortishish kuchi bo'lsa, unda bunday to'lqinlar tortishish to'lqinlari deb ataladi. Suvdagi tortishish to'lqinlarini hamma joyda ko'rish mumkin.

Agar tiklovchi kuch asosan sirt taranglik kuchi bo'lsa, bunday to'lqinlar kapillyar deb ataladi. Agar bu kuchlarni solishtirish mumkin bo'lsa, bunday to'lqinlar kapillyar tortishish to'lqinlari deb ataladi. Suyuqlik yuzasidagi to'lqinlar yopishqoqlik va boshqa omillar ta'sirida zaiflashadi.

Rasmiy ravishda aytganda, suyuq fazaning bir xil moddaning boshqa fazalari - gazsimon yoki kristalli bilan muvozanatli birga yashashi uchun qat'iy belgilangan shartlar kerak. Shunday qilib, ma'lum bir bosimda qat'iy belgilangan harorat kerak. Shunga qaramay, tabiatda va texnologiyada hamma joyda suyuqlik bug 'bilan yoki qattiq bilan birga mavjud agregatsiya holati- masalan, suv bug'lari va ko'pincha muz bilan suv (agar biz bug'ni havo bilan birga mavjud bo'lgan alohida faza deb hisoblasak). Bu quyidagi sabablarga bog'liq.

Balanssiz holat. Suyuqlikning bug'lanishi uchun vaqt kerak bo'ladi, suyuqlik butunlay bug'lanib ketguncha, u bug 'bilan birga yashaydi. Tabiatda suv doimo bug'lanadi, shuningdek, teskari jarayon - kondensatsiya.

yopiq hajm. Yopiq idishdagi suyuqlik bug'lana boshlaydi, lekin hajmi cheklanganligi sababli, bug 'bosimi ko'tariladi, agar uning miqdori etarlicha katta bo'lsa, suyuqlik to'liq bug'lanishidan oldin ham to'yingan bo'ladi. To'yinganlik holatiga erishilganda, bug'langan suyuqlik miqdori kondensatsiyalangan suyuqlik miqdoriga teng bo'ladi, tizim muvozanatga keladi. Shunday qilib, cheklangan hajmda suyuqlik va bug'ning muvozanatli birga yashashi uchun zarur bo'lgan shartlar o'rnatilishi mumkin.

Yerning tortishish sharoitida atmosferaning mavjudligi. Suyuqlikka ta'sir qiladi Atmosfera bosimi(havo va bug '), bug' uchun esa, amalda faqat uning qisman bosim. Shuning uchun uning yuzasi ustidagi suyuqlik va bug 'to'g'ri keladi turli nuqtalar faza diagrammasi bo'yicha, mos ravishda suyuqlik fazasi va gazsimon mavjud bo'lgan sohada. Bu bug'lanishni bekor qilmaydi, lekin bug'lanish ikkala faza birga mavjud bo'lgan vaqtni oladi. Bu shart bo'lmasa, suyuqliklar juda tez qaynaydi va bug'lanadi.

2.1 Bernulli qonuni - ideal (ya'ni ichki ishqalanishsiz) siqilmaydigan suyuqlikning statsionar oqimi uchun energiyaning saqlanish qonunining natijasidir:

suyuqlikning zichligi, oqim tezligi, suyuqlikning ko'rib chiqilayotgan elementi joylashgan balandlik, suyuqlikning ko'rib chiqilayotgan elementining massa markazi joylashgan fazodagi bosim, erkin tushishning tezlashishi.

O'ng tarafdagi doimiy odatda chaqiriladi bosim, yoki to'liq bosim, va shuningdek Bernulli integrali. Barcha atamalarning o'lchami suyuqlik hajmining birligi uchun energiya birligidir.

1738 yilda Daniel Bernoulli tomonidan olingan bu nisbat uning nomi bilan atalgan. Bernulli tenglamasi. Gorizontal quvur uchun h= 0 va Bernulli tenglamasi quyidagi shaklni oladi:

.

Bernulli tenglamasining bu shaklini r doimiy zichlikdagi statsionar bir o‘lchovli suyuqlik oqimi uchun Eyler tenglamasini integrallash orqali olish mumkin:

.

Bernulli qonuniga ko'ra, suyuqlikning barqaror oqimidagi umumiy bosim ushbu oqim bo'ylab doimiy bo'lib qoladi.

To'liq bosim vaznli dan iborat (r gh), statik (p) va dinamik (rn 2 /2) bosimlar.

Bernulli qonunidan kelib chiqadiki, oqim kesimi kamayishi bilan tezlikning ortishi, ya'ni dinamik bosim hisobiga statik bosim kamayadi. Bu Magnus effektining asosiy sababidir. Bernulli qonuni laminar gaz oqimlari uchun ham amal qiladi. Oqim tezligining oshishi bilan bosimning pasayishi hodisasi har xil turdagi oqim o'lchagichlarning (masalan, Venturi trubkasi), suv va bug 'jet nasoslarining ishlashiga asoslanadi. Bernulli qonunining izchil qo‘llanilishi esa texnik gidromexanik intizom – gidravlikaning paydo bo‘lishiga olib keldi.

Bernulli qonuni sof shaklda faqat yopishqoqligi nolga teng suyuqliklar, ya'ni quvur yuzasiga yopishmaydigan suyuqliklar uchun amal qiladi. Haqiqatan ham, qattiq jism yuzasida suyuqlikning tezligi deyarli har doim to'liq nolga teng ekanligi eksperimental ravishda aniqlangan (ba'zi kamdan-kam hollarda reaktiv ajralish hollari bundan mustasno).

2.2 Paskal qonuni quyidagicha tuzilgan:

Suyuqlikka (yoki gazga) uning chegarasining istalgan joyida, masalan, piston tomonidan ta'sir qiladigan bosim suyuqlikning (yoki gazning) barcha nuqtalariga o'zgarishsiz uzatiladi.

Suyuqlik va gazlarning asosiy xossalari- barcha yo'nalishlarda o'zgarmagan holda uzatish bosimi - gidravlika va pnevmatik qurilmalar va mashinalarni loyihalash uchun asosdir.

Bir pistonning maydoni boshqasining maydonidan necha marta katta bo'lsa, gidravlik mashina shuncha marta kuchga ega bo'ladi.

2.3 Laminar oqim(lat. qatlam- plastinka, tasma) - suyuqlik yoki gaz aralashmalarsiz va pulsatsiyalarsiz qatlamlarda harakatlanadigan oqim (ya'ni tezlik va bosimning tasodifiy tez o'zgarishi).

Laminar oqim faqat Reynolds sonining ma'lum bir kritik qiymatiga qadar mumkin, shundan so'ng u turbulent bo'ladi. Reynolds sonining kritik qiymati oqimning o'ziga xos turiga bog'liq (dumaloq trubadagi oqim, to'p atrofidagi oqim va boshqalar). Misol uchun, dumaloq quvurdagi oqim uchun

Reynolds soni quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

r - muhitning zichligi, kg/m 3;

v- xarakterli tezlik, m/s;

L- xarakterli o'lcham, m;

ē - muhitning dinamik viskozitesi, N*s/m 2;

n - muhitning kinematik viskozitesi, m 2 / s ();

Q- hajmli oqim tezligi;

A- quvurning kesim maydoni.

Reynolds soni laminardan turbulent oqimga o'tish mezoni sifatida va aksincha bosim oqimlari uchun nisbatan yaxshi ishlaydi. Erkin oqimlarga o'tishda laminar va turbulent rejimlar orasidagi o'tish zonasi kuchayadi va Reynolds sonidan mezon sifatida foydalanish har doim ham oqlanmaydi. Masalan, suv omborlarida Reynolds sonining rasmiy hisoblangan qiymatlari juda yuqori, ammo u erda laminar oqim kuzatiladi.

2.4 Tenglama yoki Puazeyl qonuni- dumaloq kesimli yupqa silindrsimon quvurda yopishqoq siqilmaydigan suyuqlikning barqaror oqimida suyuqlikning oqim tezligini aniqlaydigan qonun.

Qonunga ko'ra, suyuqlikning ikkinchi hajmli oqim tezligi trubaning birlik uzunligidagi bosimning pasayishiga (quvurdagi bosim gradienti) va quvur radiusining (diametrining) to'rtinchi darajasiga mutanosibdir:

• Q- quvur liniyasidagi suyuqlik oqimi;
• D- quvur liniyasi diametri;
• v- quvur liniyasi bo'ylab suyuqlik tezligi;
• r- quvur liniyasi o'qidan masofa;
• R- quvur liniyasi radiusi;
• p 1 − p 2 - quvurning kirish va chiqishidagi bosim farqi;
• ē - suyuqlikning yopishqoqligi;
• L- quvur uzunligi.

Puiseuille qonuni faqat laminar oqim uchun ishlaydi va trubaning uzunligi quvurda laminar oqimning rivojlanishi uchun zarur bo'lgan boshlang'ich bo'lim deb ataladigan uzunlikdan oshib ketishi sharti bilan.

Puazeyl oqimi quvur radiusi bo'ylab parabolik tezlik taqsimoti bilan tavsiflanadi. Quvurning har bir kesimida o'rtacha tezlik ushbu bo'limda maksimal tezlikning yarmi.

2.5 T shoshilinch t(lotincha turbulentus — turbulent, tartibsiz), suyuqlik yoki gaz oqimining shakli, bunda ularning elementlari murakkab traektoriyalar boʻylab tartibsiz, beqaror harakatlar qiladi, bu harakatlanuvchi suyuqlik yoki gaz qatlamlari oʻrtasida qizgʻin aralashib ketishiga olib keladi (qarang Turbulentlik ) . T. t. quvurlarda, kanallarda, qattiq jismlar yaqinidagi chegara qatlamlarida suyuqlik yoki gaz orqali oqib oʻtgan, shuningdek, deyiladi. erkin T. t. - oqimlar, suyuqlik yoki gazga nisbatan harakatlanuvchi qattiq jismlar ortidagi izlar va c.-l bilan ajratilmagan turli tezlikdagi oqimlar orasidagi aralashish zonalari. mustahkam devorlar. T. t. mos keladigan laminar oqimlardan oʻzining murakkab ichki tuzilishi (1-rasm), ham oʻrtacha tezlikni oqim kesimi boʻyicha taqsimlanishi va integral xarakteristikalari bilan – oʻrtachaning kesmaga bogʻliqligi yoki maks. tezlik, oqim, shuningdek, koeffitsient. Reynolds soni Re dan qarshilik. Quvurlar yoki kanallardagi termometrning o'rtacha tezligining profili parabolikdan farq qiladi. devorlar yaqinida tezlikni tezroq oshirish va markazga nisbatan kamroq egrilik bilan mos keladigan laminar oqimning profili. oqimning qismlari (2-rasm). Devor yaqinidagi yupqa qatlam bundan mustasno, tezlik profili logarifmik qonun bilan tavsiflanadi (ya'ni, tezlik devorgacha bo'lgan masofaning logarifmiga chiziqli bog'liq). Tortish koeffitsienti:

- devordagi ishqalanish stressi,
suyuqlikning zichligi,
- uning tezligi, oqim kesimidagi o'rtacha) nisbati bo'yicha Re bilan bog'liq

O'rtacha tezlik profili: a - laminar oqim uchun, 6 - turbulent oqim uchun.

3.1 Suyuqlikning yopishqoqligini o'lchash .

Kinematik viskozite - tortishish kuchi ta'sirida qarshilik ko'rsatadigan suyuqlik oqimining o'lchovidir. Bir xil hajmdagi ikkita suyuqlik bir xil kapillyar viskozimetrlarga joylashtirilsa va tortishish kuchi bilan harakatlansa, yopishqoq suyuqlik kapillyardan uzoqroq oqib o'tadi. Agar bir suyuqlik chiqishi uchun 200 soniya kerak bo'lsa, ikkinchisi esa 400 soniya davom etsa, ikkinchi suyuqlik kinematik yopishqoqlik shkalasi bo'yicha birinchisiga qaraganda ikki baravar yopishqoq bo'ladi.

Mutlaq yopishqoqlik, ba'zan dinamik yoki oddiy yopishqoqlik deb ataladi, kinematik yopishqoqlik va suyuqlik zichligi mahsulotidir:
Mutlaq yopishqoqlik = Kinematik yopishqoqlik * Zichlik
Kinematik yopishqoqlikning o'lchami L 2 / T, bu erda L - uzunlik va T - vaqt). SI UNIT kinematik yopishqoqligi - 1 cSt (centiStokes)=mm 2 /s. Mutlaq yopishqoqlik sentipoazda (cPoise) ifodalanadi. Mutlaq yopishqoqlikning SI BIRLIGI - millipaskal soniya 1 MPa * s = 1 cPas.

Yopishqoqlikni o'lchash uchun qurilma viskozimetr deb ataladi. Viskozimetrlarni uchta asosiy turga bo'lish mumkin:

LEKIN. Kapillyar viskozimetrlar qattiq hajmdagi suyuqlikning kichik teshikdan boshqariladigan haroratda oqishini o'lchaydi. Kesish tezligini kapillyar diametri va qo'llaniladigan bosimni o'zgartirish orqali taxminan noldan 106 s -1 gacha o'lchash mumkin. Kapillyar viskozimetrlarning turlari va ularning ishlash rejimlari:
Shisha kapillyar viskozimetr (ASTM D 445) - Suyuqlik tortishish kuchi ta'sirida belgilangan diametrli teshikdan o'tadi. Kesish tezligi 10 s -1 dan kam. Barcha avtomobil moylarining kinematik viskozitesi kapillyar viskozimetrlar bilan o'lchanadi.
Yuqori bosimli kapillyar viskozimetr (ASTM D 4624 va D 5481) - qo'llaniladigan gaz bosimi ta'sirida qattiq hajmdagi suyuqlik diametrli shisha kapillyar orqali chiqariladi. Kesish tezligi 106 s -1 gacha o'zgarishi mumkin. Ushbu usul odatda ishlaydigan asosiy podshipniklardagi dvigatel moylarining viskozitesini modellashtirish uchun ishlatiladi. Ushbu yopishqoqlik yuqori haroratli yuqori kesish viskozitesi (HTHS) deb ataladi va 150 ° C va 106 s -1 da o'lchanadi. HTHS yopishqoqligi, shuningdek, ASTM D 4683 (pastga qarang) konusli rulman simulyatori bilan o'lchanadi.

B. Aylanadigan viskozimetrlar suyuqlikning oqimga qarshiligini o'lchash uchun aylanadigan milda momentdan foydalanadi. Aylanadigan viskozimetrlarga sovuq tirgak simulyatori (CCS), mini aylanish viskozimetri (MRV), Brukfild viskozimetri va konusli podshipnik simulyatori (TBS) kiradi. Kesish tezligi rotorning o'lchamlarini, rotor va stator devori orasidagi bo'shliqni va aylanish tezligini o'zgartirish orqali o'zgartirilishi mumkin.
Cold Scroll Simulator (ASTM D 5293) - CCS 500 dan 200 000 cPas oralig'ida ko'rinadigan yopishqoqlikni o'lchaydi. Kesish tezligi 104 va 105 s -1 oralig'ida. normal diapazon ish harorati- 0 dan -40 ° C gacha. CCS dvigatelning past haroratlarda ishga tushishi bilan ajoyib korrelyatsiyani ko'rsatdi. SAE J300 yopishqoqlik tasnifi motor moylarining past haroratli yopishqoqlik ko'rsatkichlarini CCS va MRV chegaralari bo'yicha belgilaydi.

Mini aylanadigan viskozimetr (ASTM D 4684) - Yog 'nasoslash mexanizmi bilan bog'liq bo'lgan MRV testi past kesish tezligida o'lchovdir. asosiy xususiyat usuli - sekin namuna sovutish tezligi. Namuna isitish, sekin sovutish va emdirish davrlarini o'z ichiga olgan o'ziga xos termal tarixga ega bo'lish uchun tayyorlanadi. MRV ko'rinadigan qoldiq kuchlanishni o'lchaydi, agar chegara qiymatidan katta bo'lsa, havo kirishi tufayli nasosning potentsial nosozligi muammosini ko'rsatadi. Ma'lum bir yopishqoqlikdan yuqori (hozirda 60 000 sentipoise SAE J 300 deb ta'riflangan) moy "cheklangan oqim effekti" deb ataladigan mexanizm orqali nasosning ishlamay qolishiga olib kelishi mumkin. SAE 10W moyi, masalan, qoldiq stresssiz -30 ° C da maksimal viskozitesi 60 000 cPas bo'lishi kerak. Bu usul, shuningdek, 1 dan 50 s -1 gacha bo'lgan kesish tezligida ko'rinadigan yopishqoqlikni o'lchaydi.
Brookfield viskozimetri - past siljish tezligida (102 s -1 gacha) keng diapazonda (1 dan 105 Poisegacha) yopishqoqlikni aniqlaydi.
ASTM D 2983 birinchi navbatda avtomobil tishli moylari, avtomatik transmissiya moylari, gidravlik moylar va traktor moylarining past haroratli viskozitesini aniqlash uchun ishlatiladi. Harorat - sinov -5 dan -40 ° C gacha.
ASTM D 5133, Brookfield Scan usuli, 1 ° C / soat doimiy tezlikda sovutilganda namunaning Brukfild yopishqoqligini o'lchaydi. MRV singari, ASTM D 5133 usuli past haroratlarda moyning pompalanuvchanligini aniqlash uchun mo'ljallangan. Ushbu test namunaning 30 000 cPas yopishqoqlikka erishgan harorati sifatida belgilangan yadrolanish nuqtasini aniqlaydi. Yadrolanish indeksi, shuningdek, viskozitenin -5 ° C dan eng past sinov haroratigacha o'sishining eng yuqori tezligi sifatida aniqlanadi. Ushbu usul motor moylarida qo'llaniladi va ILSAC GF-2 tomonidan talab qilinadi. Konusli rulman simulyatori (ASTM D 4683) - Bu usul, shuningdek, yuqori harorat va yuqori kesishda motor moylarining viskozitesini o'lchaydi (qarang. Yuqori bosimli kapillyar viskozimetr). Rotor va stator devori orasidagi juda kichik bo'shliq tufayli juda yuqori kesish tezligi olinadi.

Yopishqoqlik indeksi (VI) - ma'lum bir harorat oralig'ida moyning yopishqoqligining o'zgarish darajasini ko'rsatadigan empirik raqam. Yuqori VI yopishqoqlikning haroratga nisbatan nisbatan kichik o'zgarishini, past VI esa harorat bilan yopishqoqlikning katta o'zgarishini anglatadi. Ko'pgina mineral moylar VI 0 dan 110 gacha, lekin polimer moyi (multigrage) VI ko'pincha 110 dan oshadi.
Yopishqoqlik indeksini aniqlash uchun 40 ° C va 100 ° C da kinematik viskoziteni aniqlash talab qilinadi. Shundan so'ng, IV ASTM D 2270 yoki ASTM D 39B bo'yicha jadvallardan aniqlanadi. VI 40 ° C va 100 ° C da yopishqoqlikdan aniqlanganligi sababli, u past harorat yoki HTHS viskozitesi bilan bog'liq emas. Ushbu qiymatlar CCS, MRV, past haroratli Brookfield viskozimetrlari va yuqori kesish viskozimetrlari yordamida olinadi.
SAE 1967 yildan beri motor moylarini tasniflash uchun IV dan foydalanmaydi, chunki bu atama texnik jihatdan eskirgan. Shu bilan birga, Amerika Neft Instituti API 1509 usuli neftning almashinishi tamoyillari va yopishqoqlik shkalasining universalligini ta'minlash uchun VI dan foydalangan holda asosiy neft tasnifi tizimini bir necha parametrlardan biri sifatida tavsiflaydi.

3.2.Suyuqlik hajmi va oqimini o'lchash.

Suyuqlik oqimini o'lchash uchun turli xil ishlash printsiplariga asoslangan oqim o'lchagichlar qo'llaniladi: o'zgaruvchan va doimiy bosim farqi, o'zgaruvchan darajadagi, elektromagnit, ultratovush, vorteks, termal va turbinali oqim o'lchagichlar.

Moddaning miqdorini o'lchash uchun integratorlar yoki hisoblagichlar bilan oqim o'lchagichlar qo'llaniladi. Integrator doimiy ravishda qurilmaning ko'rsatkichlarini jamlaydi va moddaning miqdori kerakli vaqt oralig'ida uning ko'rsatkichlaridagi farq bilan aniqlanadi.

Oqim va miqdorni o'lchash murakkab vazifadir, chunki o'lchangan oqimlarning fizik xususiyatlari asboblarning o'qishlariga ta'sir qiladi: zichlik, yopishqoqlik, oqimdagi faza nisbati va boshqalar. Jismoniy xususiyatlar o'lchangan oqimlar, o'z navbatida, ish sharoitlariga, asosan, harorat va bosimga bog'liq.

Agar oqim o'lchagichning ishlash shartlari kalibrlangan sharoitlardan farq qilsa, u holda qurilma o'qishlaridagi xatolik ruxsat etilgan qiymatdan sezilarli darajada oshib ketishi mumkin. Shuning uchun, ommaviy ishlab chiqarilgan qurilmalar uchun ularni qo'llash doirasi uchun cheklovlar o'rnatildi: o'lchangan oqimning xususiyatlariga ko'ra, maksimal harorat va bosim, suyuqlikdagi qattiq zarralar yoki gazlarning tarkibi va boshqalar.

O'zgaruvchan bosim o'lchagichlari

Ushbu oqim o'lchagichlarning ishlashi suyuqlik yoki gaz oqimidan o'tganda quvur liniyasidagi toraytiruvchi qurilma bo'ylab bosimning pasayishi sodir bo'lishiga asoslanadi. Oqim tezligi Q o'zgarganda, bu bosim tushishining qiymati?p ham o'zgaradi.

Differensial bosimga oqim konvertorlari sifatida ba'zi toraytiruvchi qurilmalar uchun uzatish koeffitsienti eksperimental ravishda aniqlanadi va uning qiymatlari maxsus jadvallarda umumlashtiriladi. Bunday toraytiruvchi qurilmalar standart deb ataladi.

Eng oddiy va keng tarqalgan siqilish moslamasi diafragmadir.Standart diafragma markazida dumaloq teshikli yupqa diskdir. Diafragmaning uzatish koeffitsienti asosan diafragmaning qarshiligiga va ayniqsa teshikning kirish chetiga bog'liq. Shuning uchun diafragmalar o'lchangan muhitga kimyoviy jihatdan chidamli va mexanik aşınmaya bardoshli materiallardan tayyorlanadi. Diafragmaga qo'shimcha ravishda, Venturi ko'krak va Venturi trubkasi ham standart toraytiruvchi qurilmalar sifatida ishlatiladi, ular quvur liniyasida kamroq gidravlik qarshilik yaratadi.

O'zgaruvchan bosimli differensial oqim o'lchagichning teshigi asosiy konvertor bo'lib, unda oqim tezligi differentsial bosimga aylanadi.

Differensial bosim o'lchagichlari o'zgaruvchan bosimli oqim o'lchagichlar uchun oraliq konvertor sifatida xizmat qiladi. Differensial bosim o'lchagichlari toraytiruvchi qurilmaga impulsli quvurlar orqali ulanadi va unga yaqin joyda o'rnatiladi. Shuning uchun, o'zgaruvchan bosim oqim o'lchagichlari odatda o'lchov natijalarini operator ekraniga uzatish uchun oraliq konvertor bilan jihozlangan differentsial bosim o'lchagichlardan foydalanadi (masalan, diafragma differensial bosim o'lchagichlari DM).

Bosim va darajani o'lchashda bo'lgani kabi, differensial bosim o'lchagichlarni o'lchanadigan muhitning agressiv ta'siridan himoya qilish uchun ajratish idishlari va membrana ajratgichlari qo'llaniladi.

O'zgaruvchan bosim o'lchagichlarining asosiy konvertorlarining o'ziga xos xususiyati bosim pasayishining oqim tezligiga kvadratik bog'liqligidir. Oqim o'lchagichni o'lchash moslamasining o'qishlari oqim tezligiga chiziqli bog'liq bo'lishi uchun o'zgaruvchan bosim oqimi o'lchagichlarining o'lchash pallasiga lineerlashtiruvchi transduser kiritilgan. Bunday konvertor, masalan, NP-PZ oraliq konvertorida linearizatsiya blokidir. Differensial bosim o'lchagichni o'lchash moslamasi (masalan, KSD) bilan to'g'ridan-to'g'ri ulashda chiziqlilik kvadrat xarakteristikaga ega naqsh yordamida qurilmaning o'zida amalga oshiriladi.

Doimiy differensial bosim o'lchagichlari

Suyuqlik yoki gazning oqim tezligini doimiy differentsial bosimda ham o'lchash mumkin. Teshik orqali oqim tezligi o'zgarganda doimiy bosim pasayishini ta'minlash uchun uning oqim qismining maydonini avtomatik ravishda o'zgartirish kerak. Eng oson yo'li rotametrdagi oqim maydonini avtomatik ravishda o'zgartirishdir.

Rotometr vertikal konussimon trubka bo'lib, unda float mavjud. Rotometr orqali pastdan yuqoriga o'tadigan o'lchangan oqim Q, floatdan oldin va keyin bosim farqini hosil qiladi. Bu bosim farqi, o'z navbatida, floatning og'irligini muvozanatlashtiradigan ko'tarish kuchini yaratadi.

Agar rotametr orqali oqim o'zgarsa, bosimning pasayishi ham o'zgaradi. Bu liftning o'zgarishiga va natijada suzuvchi muvozanatning buzilishiga olib keladi. Suzuvchi aralasha boshlaydi. Rotometrning trubkasi konussimon bo'lganligi sababli, float va trubka orasidagi bo'shliqdagi o'tish qismining maydoni o'zgaradi, natijada bosimning pasayishi va shuning uchun ko'tarish kuchi o'zgaradi. Qachon bosim farqi va ko'tarish kuchi yana oldingi qiymatlarga qaytadi, float muvozanatlashadi va to'xtaydi.

Shunday qilib, Q rotametri orqali oqimning har bir qiymati floatning ma'lum bir pozitsiyasiga mos keladi. Konussimon trubka uchun u va float orasidagi halqali bo'shliqning maydoni uning ko'tarilish balandligiga mutanosib bo'lganligi sababli, rotametr shkalasi bir xildir.

Sanoat shisha va metall naychali rotametrlarni ishlab chiqaradi. Shisha naychali rotametrlar uchun shkala to'g'ridan-to'g'ri trubaning yuzasiga bosiladi. Metall trubadagi floatning o'rnini masofadan o'lchash uchun oraliq chiziqli siljish konvertorlari birlashtirilgan elektr yoki pnevmatik signalga ishlatiladi.

Elektr chiqish signaliga ega rotametrlarda differentsial transformator transduserining pistoni float bilan harakatlanadi. Pnevmatik chiqish signaliga ega bo'lgan oqim o'lchagichlar float holatini transmitterga uzatish uchun magnit muftadan foydalanadi. U ikkitadan iborat doimiy magnitlar. Biri - er-xotin - float bilan birga harakat qiladi, ikkinchisi, siqilgan havo bosimi konvertoriga siljish dastagiga o'rnatilgan, birinchi magnitdan keyin tutqich bilan birga harakat qiladi.

Yuqori agressiv muhit oqimini o'lchash uchun rotametrlar ham mavjud. Rotametrlar bug 'isitish uchun ko'ylagi bilan ta'minlangan. Ular kristallanish muhiti oqimini o'lchash uchun mo'ljallangan.

O'zgaruvchan darajadagi oqim o'lchagichlar

Gidravlikadan ma'lumki, agar suyuqlik tankning pastki qismidagi teshikdan erkin oqsa, u holda uning oqim tezligi Q va tankdagi H darajasi o'zaro bog'liqdir. Shuning uchun, tankdagi darajaga qarab, undan oqimni baholash mumkin.

Ushbu tamoyil o'zgaruvchan darajadagi oqim o'lchagichlarning ishlashi uchun asosdir. Ko'rinib turibdiki, bu erda asosiy konvertor rolini pastki qismida teshikka ega bo'lgan tankning o'zi bajaradi. Bunday konvertorning chiqish signali tankdagi darajadir. Shuning uchun, ko'rib chiqilgan har qanday daraja o'lchagichlari o'zgaruvchan darajadagi oqim o'lchagichning o'lchash sxemasining oraliq konvertori bo'lib xizmat qilishi mumkin.

O'zgaruvchan darajadagi o'lchagichlar odatda agressiv va ifloslangan suyuqliklar atmosfera bosimida tanklarga tushirilganda oqimini o'lchash uchun ishlatiladi.

Elektromagnit oqim o'lchagichlar

Elektromagnit oqim o'lchagichlarning ishlashi qonunga asoslanadi elektromagnit induksiya, unga ko'ra magnit maydonda harakatlanuvchi o'tkazgichda e induktsiya qilinadi. d.s., o'tkazgichning tezligiga mutanosib. Elektromagnit oqim o'lchagichlarda o'tkazgich rolini quvur liniyasi 1 orqali oqib o'tadigan va elektromagnitning 3 magnit maydonini 2 kesib o'tuvchi elektr o'tkazuvchi suyuqlik bajaradi. Bu holda suyuqlikda e induktsiya qilinadi. d.s. U, uning harakat tezligiga, ya'ni suyuqlikning oqim tezligiga mutanosib.

Bunday birlamchi konvertorning chiqish signali quvur liniyasi devoriga o'rnatilgan ikkita izolyatsiyalangan elektrod 4 va 6 tomonidan olinadi. Elektrodlarning har ikki tomonidagi quvur liniyasi uchastkasi induktsiyalangan e ning manyovrlanishini oldini olish uchun elektr izolyatsiyasi 7 bilan qoplangan. d.s. suyuqlik va quvur liniyasi devori orqali.

Elektromagnit oqim o'lchagichlar uchun o'lchangan muhitning agressivlik darajasi quvur va birlamchi konvertorning elektrodlari izolyatsiyalash materiali bilan belgilanadi. Oqim o'lchagichlarda bu maqsadda kauchuk, kislotaga chidamli emal va floroplastik ishlatiladi. Agressiv muhitga eng chidamli floroplastik izolyatsion qoplamali va grafitlangan floroplast elektrodlari bo'lgan oqim o'lchagichdir.

Oqim o'lchagichlarning ishlashi vaqtida qurilmaning nol va kalibrlash vaqti kamida haftasiga bir marta tekshirilishi kerak. Tekshirish uchun birlamchi konvertor o'lchangan suyuqlik bilan to'ldiriladi. Shundan so'ng, o'lchov birligining old panelidagi ish rejimini o'zgartirish tugmasi "O'lchov" holatiga o'tkaziladi va o'lchash moslamasining ko'rsatkichi "Nol" potensiometri bilan nolga o'rnatiladi. Kalit "Kalibrlash" holatiga o'tkazilganda, qurilmaning o'qi 100% da to'xtashi kerak. Aks holda, o'q "Kalibrlash" potentsiometri tomonidan ushbu belgiga keltiriladi.

Elektromagnit oqim o'lchagichlarning o'ziga xos xususiyati - bu hududda qo'shimcha bosim yo'qotishlarining yo'qligi. o'lchovlar. Bu quvurga chiqadigan qismlarning yo'qligi bilan bog'liq. Bunday oqim o'lchagichlarning ayniqsa qimmatli xususiyati, boshqa turdagi oqim o'lchagichlardan farqli o'laroq, agressiv, abraziv va yopishqoq suyuqliklar va shlamlarning oqim tezligini o'lchash qobiliyatidir.

Ultrasonik oqim o'lchagichlar

Ushbu oqim o'lchagichlarning ishlashi suyuqlikdagi ultratovushning tarqalish tezligini va suyuqlik oqimining tezligini qo'shishga asoslangan. Oqim o'lchagichning ultratovush impulslarining emitent va qabul qiluvchisi quvur liniyasining o'lchash qismining uchlarida joylashgan. Elektron blokda impuls generatori va impulsning emitent va qabul qiluvchi orasidagi masofani bosib o'tishi uchun vaqt o'lchagich mavjud.

Ishni boshlashdan oldin, oqim o'lchagich suyuqlik bilan to'ldiriladi, uning oqim tezligi o'lchanadi va to'xtab qolgan muhitda bu masofani bosib o'tish uchun pulsning vaqti aniqlanadi. Oqim harakat qilganda, uning tezligi ultratovush tezligiga qo'shiladi, bu esa pulsning harakat vaqtining pasayishiga olib keladi. Blokda birlashtirilgan oqim signaliga aylantirilgan bu vaqt qanchalik kichik bo'lsa, oqim tezligi shunchalik katta bo'ladi, ya'ni uning iste'moli Q.

Ultrasonik oqim o'lchagichlari elektromagnit oqim o'lchagichlar bilan bir xil afzalliklarga ega va qo'shimcha ravishda ular o'tkazuvchan bo'lmagan suyuqliklar oqimini o'lchashlari mumkin.

Vorteks hisoblagichlari

Bunday oqim o'lchagichlarning ishlashi oqim oqimsiz jism bilan uchrashganda girdoblarning paydo bo'lishiga asoslanadi. Oqim o'lchagichning ishlashi paytida vortekslar oqim bo'ylab joylashgan tananing qarama-qarshi tomonlaridan navbatma-navbat ajratiladi. Vorteksni ajratish chastotasi oqim tezligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir, ya'ni uning hajmli oqim tezligi Q. Vorteks joyida oqim tezligi oshadi va bosim pasayadi. Shuning uchun, vortekslarning paydo bo'lish chastotasini, masalan, elektr quvvati chastota o'lchagichga beriladigan bosim o'lchagich bilan o'lchash mumkin.

Termal oqim o'lchagichlar

Issiqlik oqimi o'lchagichi isitgich 1 va ikkita harorat sensori 2 va 3 dan iborat bo'lib, ular o'lchangan oqim bilan trubka 4 tashqarisida o'rnatiladi. Da doimiy quvvat isitgich, undan oqim tomonidan olinadigan issiqlik miqdori ham doimiy bo'ladi. Shuning uchun Q oqim tezligining oshishi bilan oqimning isishi pasayadi, bu harorat sensorlari 3 va 2 tomonidan o'lchanadigan harorat farqi bilan belgilanadi. Yuqori oqim tezligini o'lchash uchun butun Q oqimi o'lchanmaydi, balki faqat uning. Q1 qism, trubkadan o'tkaziladi 4. Bu trubka 5-gachasi drossel bilan jihozlangan quvur liniyasining 5-qismini o'rnatadi 6. Chokning oqim maydoni o'lchangan oqim tezligi diapazonining yuqori chegarasini belgilaydi: bu qism qanchalik katta bo'lsa, shuncha katta bo'ladi. oqim tezligini o'lchash mumkin (bir xil isitgich kuchida).

Turbinali hisoblagichlar

Bunday oqim o'lchagichlarda o'lchangan oqim rulmanlarda aylanadigan pervanelni harakatga keltiradi. Pervanelning aylanish tezligi oqim tezligiga, ya'ni oqim tezligiga mutanosibdir Q. Pervanelning aylanish tezligini o'lchash uchun uning korpusi magnit bo'lmagan materialdan yasalgan. Differensial transformator konvertori korpusdan tashqariga o'rnatiladi va turbinaning pichoqlaridan birida chekka ferromagnit materialdan yasalgan. Ushbu pichoq konvertordan o'tganda, uning induktiv reaktivligi o'zgaradi va oqim tezligi Q ga mutanosib chastota bilan, ikkilamchi o'rashdagi kuchlanish U o'zgaradi. O'lchov asbobi Bunday oqim o'lchagich kuchlanish o'zgarishi chastotasini o'lchaydigan chastota o'lchagichdir.

Tezlik hisoblagichlari

Ushbu hisoblagichlar konstruktsiyasi bo'yicha turbinali oqim o'lchagichlarga o'xshaydi. Ularning orasidagi farq shundan iboratki, turbinaning aylanish tezligi oqim o'lchagichlarda o'lchanadi va uning aylanishlar soni metrlarda o'lchanadi, so'ngra u hisoblagichdan o'tgan suyuqlik miqdoriga aylanadi. bizni qiziqtiradigan vaqt oralig'i, masalan, oyiga.

Suyuqliklar gazsimon va qattiq moddalar o'rtasida oraliq joyni egallaydi. Qaynish nuqtasiga yaqin haroratlarda suyuqliklarning xossalari gazlarnikiga yaqinlashadi; erish nuqtalariga yaqin haroratlarda suyuqliklarning xossalari qattiq moddalarnikiga yaqinlashadi.

Suyuqliklarning fizik xossalari Suyuqlik Hajmning saqlanishi Bug'lanish (moddaning suyuqlikdan gazsimon fazaga bosqichma-bosqich o'tishi) va kondensatsiya (moddaning o'tishi) gazsimon holat suyuqlikka) qaynash (etarlicha yuqori haroratda bug 'bosimi suyuqlik ichidagi bosimdan yuqori bo'ladi va u erda bug' pufakchalari hosil bo'la boshlaydi) Aralashuvchanlik (suyuqliklarning bir-birida erishi qobiliyati) Diffuziya (o'zaro kirib borishi). moddaning zarrachalarining issiqlik harakati tufayli moddalarning bir-biriga tegishi.)

Kimyoviy xossalari suv Suv ko'plab metall bo'lmagan oksidlar bilan reaksiyaga kirishadi. Oldingi reaktsiyalardan farqli o'laroq, bu reaktsiyalar oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari emas, balki birikma reaktsiyalari: (oltingugurt kislotasi) Ba'zi metal oksidlari suv bilan ham reaksiyaga kirishishi mumkin: CaO + H2O \u003d Ca (OH) 2 (kaltsiy gidroksidi (o'chirilgan ohak))

Suvning kimyoviy xossalari Suv ko'plab birikmalar hosil qiladi, ularda uning molekulasi to'liq saqlanadi (gidratlar, kristall gidratlar): (sulfat kislota gidratlari) O'simliklar tomonidan kislorod ajralib chiqishi bilan sodir bo'ladigan kraxmal va boshqa shunga o'xshash birikmalar (uglevodlar) sintezi: (ostida). yorug'lik harakati)

Suvning inson uchun ahamiyati Suv bizning yashash muhitimizning eng muhim tarkibiy qismidir. Turli organlarda suv miqdori % ni tashkil qiladi. Yoshi bilan tanadagi suv miqdori o'zgaradi. Uch oylik homilada 90% suv, yangi tug'ilgan chaqaloq 80%, kattalarda 70% suv mavjud. Suv tanamizdagi chiqindilarni olib yuradi, bo'g'inlarimizga yog'larni etkazib beradi, haroratni barqarorlashtiradi va hujayraning qonidir. Suv issiqlik tashuvchisi va termostatdir. Suv muvozanatini saqlash uchun zarur bo'lgan suv miqdori yoshga, jismoniy faoliyatga, atrof-muhit harorati va namligiga bog'liq. Voyaga etgan odamning kunlik ehtiyoji taxminan 2,5 litrni tashkil qiladi.

Gazlar va kristallar o'rtasida oraliq pozitsiyani egallagan suyuqlik ushbu jismlarning ikkala turining xususiyatlarini birlashtiradi..

1. Qattiq, suyuqlik kabi biroz siqiladi molekulalarning zich joylashishi tufayli. (Ammo, agar suvni siqilishdan butunlay ozod qilish mumkin bo'lsa, u holda jahon okeanidagi suv sathi 35 m ga ko'tariladi va suv 5 000 000 km 2 erni suv bosadi.)

2. Qattiq, suyuqlik kabi tovushni tejaydi lekin gaz kabi idish shaklini oladi .

3. Kristallar uchun tipik uzoq muddatli buyurtma atomlarning joylashishida (kristal panjara), gazlar uchun- to'la tartibsizlik. Suyuqlik uchun oraliq holat mavjud qisqa muddatli buyurtma , ya'ni. faqat eng yaqin molekulalarning joylashishi tartiblangan. Ushbu molekuladan 3-4 samarali molekulyar diametrli masofada uzoqlashganda, tartib xiralashadi. Shuning uchun suyuqliklar polikristal jismlarga yaqin bo'lib, juda kichik kristallardan (taxminan 10 ga yaqin) iborat.  9 m), bir-biriga nisbatan o'zboshimchalik bilan yo'naltirilgan. Shu sababli, ko'pchilik suyuqliklarning xossalari barcha yo'nalishlarda bir xil bo'ladi (va kristallardagi kabi anizotropiya yo'q).

4. Ko'p suyuqliklar, qattiq moddalar kabi, ortib borayotgan harorat bilan ularning hajmini oshirish , uning zichligini kamaytirish bilan birga (kritik haroratda suyuqlikning zichligi uning bug'ining zichligiga teng). Suv boshqacha mashhur anomaliya , shundan iboratki, +4 S da suv maksimal zichlikka ega. Bu anomaliya suv molekulalarining qisman bir nechta molekulalar (klasterlar) guruhlariga yig'ilib, o'ziga xos yirik molekulalarni hosil qilishi bilan izohlanadi. H 2 O, (H 2 O) 2 , (H 2 O) 3 … har xil zichlikda. Har xil haroratlarda ushbu molekulalar guruhlarining kontsentratsiyasining nisbati har xil bo'ladi.

Mavjud amorf jismlar (shisha, kehribar, qatronlar, bitum ...), ular odatda juda yuqori viskoziteli o'ta sovutilgan suyuqliklar sifatida qabul qilinadi. Ular barcha yo`nalishlarda bir xil xususiyatlarga ega (izotrop), zarrachalarning joylashishida qisqa masofali tartib, ular erish nuqtasiga ega emas (qizilganda modda asta-sekin yumshab, suyuq holatga o`tadi).

Texnologiyada qo'llaniladi magnit suyuqliklar - bu oddiy suyuqliklar (suv, kerosin, turli moylar), ularga (50% gacha) qattiq ferromagnit materialning eng kichik zarralari (bir necha mikron o'lchamdagi) kiritiladi (masalan, Fe 2 O 3). Magnit suyuqlikning harakati va uning yopishqoqligi magnit maydon tomonidan boshqarilishi mumkin. Kuchlilarda magnit maydonlar magnit suyuqlik bir zumda qattiqlashadi.

Molekulalari filamentli yoki tekis plastinkalar shakliga ega bo'lgan ba'zi organik moddalar anizotropiya va suyuqlik xususiyatlariga ega bo'lgan maxsus holatda bo'lishi mumkin. Ular chaqiriladi suyuq kristallar . Suyuq kristall molekulalarining yo'nalishini o'zgartirish uchun (bu holda uning shaffofligi o'zgaradi) taxminan 1 V kuchlanish va mikrovatt tartibidagi quvvat talab qilinadi, bu integral mikrosxemalardan signallarni to'g'ridan-to'g'ri etkazib berish orqali ta'minlanishi mumkin. qo'shimcha kuchaytirmasdan. Shuning uchun suyuq kristallar elektron soat ko'rsatkichlari, kalkulyatorlar va displeylarda keng qo'llaniladi.

Muzlaganda suv hajmi 11% ga oshadi va agar suv yopiq joyda muzlasa, 2500 atmosfera bosimiga erishish mumkin (suv quvurlari, toshlar vayron bo'ladi ...).

yechib olish eng kattalaridan biri: 1) dielektrik doimiy(shuning uchun suv yaxshi hal qiluvchi, ayniqsa ionli bog'langan tuzlar - butun davriy jadval Jahon okeanida joylashgan); 2) termoyadroviy issiqlik(bahorda qorning sekin erishi); 3) issiqlik bug'lanish; 4) sirt tarangligi; 5) issiqlik sig'imi(engil qirg'oq iqlimi).

Mavjud yorug'lik (1 g / sm 3) va og'ir (1,106 g/sm3) suv . Engil suv ("tirik") - biologik faol - bu protium oksidi H 2 O. Og'ir suv ("o'lik") - organizmlarning hayotiy faoliyatini bostiradi - bu deyteriy oksidi D 2 O. Protiy (1 amu), deyteriy (2 amu) va tritiy (3 amu) vodorodning izotoplaridir. Shuningdek, kislorodning 6 ta izotopi mavjud: 14 dan O 19 gacha O Buni suv molekulasida topish mumkin.

Suvni tozalashda magnit maydon uning xossalari o'zgaradi: qattiq moddalarning ho'llash qobiliyati o'zgaradi, ularning erishi tezlashadi, erigan gazlar konsentratsiyasi o'zgaradi, bug 'qozonlarida shkala hosil bo'lishining oldi olinadi, betonning qattiqlashishi 4 marta tezlashadi va mustahkamligi 45% ga oshadi, odamlarga (magnit bilaguzuklar va sirg'alar, magnitoforlar va boshqalar) va o'simliklarga biologik ta'sir (nihol va ekinlarning hosildorligi oshadi).

kumush suv uzoq vaqt (taxminan olti oy) saqlanishi mumkin, chunki suv kumush ionlari bilan mikroblar va bakteriyalardan zararsizlantiriladi (u kosmonavtikada, oziq-ovqat konservalarida, hovuzlardagi suvni dezinfektsiyalashda, oshqozon-ichak kasalliklarining oldini olish va ularga qarshi kurashishda dorivor maqsadlarda foydalaniladi). yallig'lanish jarayonlari).

Ichimlik suvini dezinfeksiya qilish shahar suv quvurlarida suvni xlorlash va ozonlash orqali amalga oshiriladi. Ultraviyole nurlanish va ultratovush yordamida dezinfeksiya qilishning jismoniy usullari ham mavjud.

Gazlarning eruvchanligi suvda harorat, bosim, sho'rlanish, suvli eritmada boshqa gazlar mavjudligiga bog'liq. 0 S haroratda 1 litr suvda quyidagilarni eritish mumkin: geliy - 10 ml, karbonat angidrid - 1713 ml, vodorod sulfidi - 4630 ml, ammiak - 1300000 ml (ammiak). Katta chuqurliklarga sho'ng'ishda akvalanglar maxsus nafas olish aralashmalaridan foydalanadilar, shunda ular ko'tarilishda undagi azotning erishi tufayli "gazlangan qon" ni olmaydilar.

Hammasi tirik organizmlar 60-80% suv. Odamlar va hayvonlarning qoni tuz tarkibiga ko'ra okean suviga o'xshaydi. Inson va hayvonlar o'z tanalarida suvni sintez qilishlari, oziq-ovqat mahsulotlari va to'qimalarning yonishi paytida uni hosil qilishlari mumkin. Masalan, tuyada dumg'aza tarkibidagi yog' oksidlanish natijasida 40 litr suv berishi mumkin.

Da elektroliz ikki turdagi suvni olish mumkin: 1) antiseptik vazifasini bajaradigan kislotali suv ("o'lik") (kislotali me'da shirasida qancha patogen mikroblar o'lganiga o'xshash); 2) biologik jarayonlarni faollashtiradigan (hosildorlikni oshiradi, yaralarni tezroq davolaydi va hokazo) gidroksidi suv ("jonli").

Suvning boshqa xususiyatlari (tuzilishli, energiya-axborot va boshqalar) haqida Internetdan bilib olishingiz mumkin.

TRIZ vazifasi 27. Suv ishchisi

Ko'pincha turli mexanizmlar "qattiq holatga" ega. ishchi organlar. Ishchi organi suv (suyuqlik) bo'lgan texnik qurilmalarga misollar keltiring. Bunday ishchi organ texnik tizimlar rivojlanishining qaysi qonuniyatlariga mos keladi?

TRIZ vazifasi 28. Elakdagi suv

Mashhur muammoda Qanday qilib elakda suvni tashish kerak? aniq bor jismoniy qarama-qarshilik: elakda quyma qattiq moddalarni elakdan o'tkazish uchun teshiklar bo'lishi kerak va suv to'kilmasligi uchun teshiklar bo'lmasligi kerak. Ushbu muammoning mumkin bo'lgan echimlaridan biri Ya.I. Perelman "Ko'ngilochar fizika" da, bu erda elak to'ri suv bilan namlanmasligi uchun elakni eritilgan kerosinga tushirish taklif etiladi. Asosida texnik jihatdan bartaraf etish usullari va jismoniy qarama-qarshiliklar bu muammoni hal qilishning boshqa 10-20 yo'lini taklif qiling.