Сұйықтардың қасиеттері | Скачать Курстық жұмыс

Кафедра: Х және ХТ

КУРСТЫҚ
ЖҰМЫС (ЖОБА)
Пәні бойынша: Химия өндірістерінің негізгі прцестері мен аппараттары
Тақырыбы:Сұйықтықтың ағу ережелері

Жетекшісі:___________________
______________________ _____________________________
(Бағасы)(Күні, қолы)

Студент: тобы _______________
_____________________________
_____________________________
(Күні, қолы)

Қарағанды 2017
Мазмұны
КІРІСПЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
1.Сұйықтар туралы жалпы түсінік. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.Сұйық ағыстарының түрлері: Ламинарлы және турбулентті ағыс. . . . . . .5-7
3.Сұйықтың саңылау және саптамалар арқылы ағуы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
3.1 Жіңішке қабырғалардағы кішкене саңылаулар арқылы тұрақты арында сұйықтықтың ағуы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-10
3.2 Деңгейлік ағу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-11
3.3 Тұрақты арында қондырма арқылы ағу. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-15
3.4 Сұйықтық ағынының қоршаған беттерге түсіретін қысымы . . . . . . . .15-16
4.Сұйықтардың құрылымы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16-17
5.Сұйықтардың қасиеттері: Булану және конденсациялану. . . . . . . . . . . . . . .17
ҚОРЫТЫНДЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18-19
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

КІРІСПЕ
Курстық жұмыс өзектілігі. Біз бұл курстық жұмысты жаза отырып сұйықтардың негізгі қасиеттерін толықтай дерлік біле алатын деңгейге жетеміз. Біз сұйық ұғымын тек қана ғылымда ғана сонымен қатар өнеркәсіпте, тұрмыста да көптеп қолданамыз. Сондықтанда сұйықтар туралы толықтай зерттеу білу бізге көптеп көмегін тигізері сөзсіз. Егерде біз сұйықтардың негізгі қасиеттерін зерттемесек ғылымда кейбір нәрселер белгісіз болып қалар еді және сонымен қатар өнекәсіпте, тұрмыста қолайсыз жәйттардың орын алары мүмкін болар еді. Ұсынылып отырған зерттеудің негізгі өзектілігі де осында.
Зерттеу нысаны. Жұмысымызда сұйықтардың негізгі қасиеттеріне байланысты барлық жағдайларды зерттей, талдай отырып, осы сұйықтарға байланысты негізгі қасиеттерді қарастырып, сұйықтардың басқа да агрегаттық күйлермен салыстырғандағы айырмашылықтарына, ерекшеліктері мен айырмашылықтарын, түрлері мен олардың қасиеттеріне сондай-ақ сұйықтарда болатын құбылыстарға тоқталамыз.
Зерттеу жұмысының мақсаты мен міндеті. Жұмыстың мақсаты — сұйықтар туралы жан-жақты саралап, айқындап, сұйықтарға қатысты құбылыстардың барлығына дерлік зерттеулер нәтижелері арқылы көз жеткізу. Ол үшін мынадай мынадай міндеттер орындау көзделді;
oo Сұйықтардың негізгі қасиеттері туралы мәселенің ғылыми-теорилық негіздерін анықтау;
oo Сұйықтардың болмысын, түрлерін, негізгі белгілерін, ерекшеліктерін, құрылымын, қозғалысын, субъектілерін анықтау;
oo Сұйықтардың басқа да физикалық құбылыстармен байланыстарын зерттеу, оларға сипаттама беріп, жіктеу;
oo Сұйықтарда ғана орын алатын құбылыстарды кеңінен зерттеп жазу;

Зерттеу материалдары. Сұйықтардың негізгі қасиеттерін, түрлерін және басқа агрегаттық күйлермен салыстырғандағы салыстырғандағы ерекшеліктерін мен олардан айырмашылықтарын, қозғалыстағы қасиеттерін, күйлерін,белгілерін зерттеуде үлкен үлес қосқан қазақстандық ғалымдардың еңбектері. Олар мыналар: Ж.Абдулла, Т.Аязбаев, Ә.С.Асқарова, М.С.Молдабекова және тағы басқа ғаламтор ресурстары қолданылды.

1.Сұйықтық туралы негізгі түсініктер
Сұйықтық — сұйық агрегаттық күйдегі зат, газ бен қатты күйлердің арасындағы аралықты алып жатыр. Сұйықтықтың басқа агрегаттық күйлерден басты айырмашылығы — көлемін түрақты түрде сақтай отырып жанама күштердің әсерінен өзінің формасын шексіз түрде өзгерте алуы. Сұйықтық үлкен қысымда тұтқыр күйде кездеседі.
Сұйық дегеніміз ағатын қасиеті бар материал (орта). Ағын — үзіліссіз деформацияланатын қозғалыст түрі. Қозғалыс әрине күш әрекетімен болады. Сұйық ағыны, өте аз күштің әсерімен, шексіз деформацияланатын тұтас ортаның көрінісі. Табиғаттағы заттың бәрі қатты, сұйық және газ күйінде кездеседі. Олардың молекулаларын қозғалу ерекшеліктері және молекулааралық күштері әртүрлі болады. Қатты заттардың молекулалары тұрақты орталықтарда тербеліс жасап тұрады. Ал газ молекулалары бір-бірімен соқтығысып, үздіксіз орын ауыстырып отырады. Сұйықтар белгілі жағдайда қатты зат күйіне де өте алады. Сондықтан он молекулалары лездік орталықта тербеліс жасап тұрып, секіріп басқа орталыққа ауыса алады. Сұйық молекулаларын осы қозғалу ерекшелігі сұйыққа аққыштық қасиет дарытады және кез-келген ыдыс формасын қабылдай алуын қамтамасыз етеді. Газ молекулаларын ара қашықтығы, сұйық немесе қатты дене молекулаларын ара қашықтығынан әлдеқайда көп, ал оның есесіне молекулааралық күштері өте аз. Сондықтан газдарды сығу оңай, сұйық пен қатты денелерді сығу қиын. Осы тұрғыдан қарағанда газдарды сығылатын сұйық, ал шынайы сұйықтарды сығылмайтын немесе өте аз сығылатын, тамшы құрайтын сұйық деп бөлуге болады. Гидравликада тек тамшы құрайтын сұйықтардың тыныштық күш мен қозғалыс сырларын қарастырады. Мұн ең төте жолы — сұйық табиғатын танытатын он моделін анықтау болып табылады. Ол сұйықт тұтастығы. Бұл модель бойынша, сұйық өзі алып тұрған кеңістікте, немесе қозғалып бара жатқан арнада біртұтас, арасында қуыс немесе бос орын жоқ деп есептелінеді.Сондықтан сұйықты сипаттайтын физикалық ұғымдарды үздіксіз функциялар және олардың дербес туындыларында да үздіксіз деп қарастыруға болады. Басқа сөзбен айтқанда , дифференциалдық және интегралдық есептеу тәсілдерін кеңінен пайдалануға жол ашылады. Бұл жорамалды бірінші болып Б.Кастелли ұсынған.
Табиғатта кездесетін сұйықтардың барлығы оларды немесе сығуға қарсылық көрсетеді, сондықтан оларды шынайы (тұтқырлы), немесе ньютондық сұйықтар деп атайды.Керісінше, сұйық қабаттарын өзара салыстырмалы қозғалысқа түсіретін күштерге ешқандай қарсылық көрсетпейтін сұйықты идеал (тұтқырлықсыз) сұйық деп атайды.
Идеал сұйықтың тығыздығы тұрақты, оған тек сыққыш күштеулер ғана әсер етеді. Табиғатта идеал сұйық жоқ, ол тек сұйық қозғалысын ерекшеліктерін зерттеуді оңайлататын модель ретінде пайдаланылады.

2.Сұйық ағыстарының түрлері: Ламинарлы және турбулентті ағыс.
Табиғатта сұйық қозғалыстың екі әртүрлі тәртібі бар екендігін бақылаудың нәтижесінен білеміз. Оның біріншісінде жекелей тарамдар бір-бірімен араласпай, параллель түрінде қозғалады. Сұйықтық бұлайша ағыстық бағытымен параллель күйінде қабаттар тәрізді араласа отырып белгілі бір тәртіппен қозғалысы ламинарлы ағыс деп атайды. Ал екінші жағыдайда, ағыс белгілі бір тәртіпсіз, олқы күйінде судың жылжуы. Сұйықтық құбырдың бойымен келіп түсуінің негізгі жолымен қатар, оның кей бөліктерінің айналып, араласа отырып заңсыз тәртіпте келуі де айқындалған. Сұйықтың мұндай тәртіпсіз жылжу түрі турбуленттік ағыс деп аталады.
Ламинарлы ағын (Поток ламинарный; лат. lamina — жолақ, қатпар ) — газ немесе тұтқырлы сұйықтықтың қатпарлы ағыны. Ламинарлы ағын сараптамада Рейнольде саны мәнімен өрнектеледі: Rc=VLA, Rc мұндағы V және L — берілген ағынның жылдамдығы (мс), λ — кинематикалық сүйықтықтың тұтқырлығы (м[2]с), мысалы, ағын дөңгелек құбырда болса, L=d (құбырдың диаметрі) Rcкр = 2300 және орташа V=4λcd[2], мұндағы λc — сұйықтықтың секунтдағы шығын көлемі (м[3]с), Пуазелля заңдылығымен анықталады. Ламинарлық ағыс — сұйықтық-тың немесе газдың көрші қабаттары бір-бірімен араласпай, параллель ағатын тәртіптелген ағысы.
Ламинарлық ағыс өте тұтқыр сұйықтықта, едәуір аз жылдамдықпен қозғалатын сұйықтық ағысында, шағын мөлшердегі денелерді сұйықтық баяу жылдамдықпен орай аққанда пайда болады. Сондай-ақ, Ламинарлық ағыс жіңішке (капиллярлық) түтіктерде, мойынтіректерде (подшипниктерде), майлау кезінде пайда болған қабаттарда, сұйықтық не газ денені орай аққанда, дене беті маңында пайда болатын жұқа шекаралық қабаттарда, т.б. байқалады. Сұйықтық қозғалысының жылдамдығы артқан сайын, оның Ламинарлық ағысты белгілі бір кезеңде сұйықтық бөлшектері ретсіз қозғалатын турбуленттік ағысқа айналады. Сұйықтық ағысының режимі Рейнольдс санымен (Re) сипатталады. Re-нің шамасы, белгілі бір кризистік мәнінен (Reкp) кіші (ReReкp) болса, онда сұйықтық ағысының тәртібі (режимі) Ламинарлық ағысқа, ал ReRekp болса, онда сұйықтық ағысының тәртібі (режимі) турбуленттік ағысқа жатады. Сондықтан Re2300 болғанда құбырдағы ағыс Ламинарлақ ағыс болып есептеледі. Тұтқыр Ламинарлақ ағыс кезінде құбырдағы сұйықтық шығыны Пуазәйль заңы бойынша анықталады.
Турбуленттік ағыс (лат. turbulentus — тәртіпсіз, долы) — сұйықтықтың немесе газдың әр нүктесінде уақыт өзгеруіне байланысты қозғалыс жылдамдығының мәні де, бағыты да өзгеріп, жылдамдығы тамырдың соғуына ұқсас сипатта өтетін ағыс.
Ешбір зандылықсыз қозғалған сұйық (газ) тамшыларының (ортаның өте шағын бөлшектерінің) бір-бірімен араласуы мейілінше қарқынды өтетін және сындарлы көрсеткіштен жоғары жылдамдықтармен қозғалған сұйық (газ) ағысы. Синонимі -«сұйықтың құйынды қозғалысы».
Турбуленттілік — сұйықтықтың соңғы массасының газ молекулаларына ұқсас ретсіз, бей-берекет, әр түрлі бағытта қозғалуы. Турбулентті қозғалыс кезінде сұйықтықтың бөлшектері өзара араласып, ағынның кез келген нүктесіндегі жылдамдық үнемі белгілі бір орташа мәннің айналасында және оның бағыты, шамасы бойынша да өзгеріп отырады. Бұл құбылыс — жылдамдық лүпілі, яғни турбуленттілік қозғалысының шын мәніндегі бірқалыпсыз қозғалысы, өйткені оның жылдамдығы үздіксіз әрі үнемі уақыт бойынша ешбір зандылыққа бағынбай өзгеріп отырады. Қарастырылып отырған уақыт мезгіліндегі турбуленттік ағыс механизмі күрделі жылдамдықтың мұндай ретсіз өзгеруі ағындының бір нүктесінен екінші нүктесіне көшу кезінде де байқалады. Турбуленттік ағыстағы сұйық — бөлшектерінің қарқынды араласуы және сұйық бөлшектері қозғалыс траекториясының күрделілігімен түсіндіріледі. Сол қозғалыс үстінде олар ағынның бағытынан күрделі траектория бойынша ауытқып отырады. Жьлдамдық пен қысым лүпілі, яғни ағынның әр нүктесінде болып отыратын үздіксіз өзгеріс сұйықтықтың турбуленттілік қозғалысының өзіне тән ерекшелігі ретінде түсіндіріледі. Бұл лүпілдер белгілі бір мөлшерде кездейсоқ сипатқа ие. Жылдамдықтың лүпілдік өзгерісін оның бағыты бойынша өзгеріп отыратын нүктенің уақыт бойынша орташаланған жылдамдығына үстеме ретінде қарастыруға болады. Лүпілдік қозғалыс сұйықтардың іргелес қабаттарының араласуын немесе турбулентті араласу проңесін тудырады. Турбуленттілік лүпіл жиілігі бойынша ажыратылады:
1) жиілігі төмен лүпілдер сызықтық өлшемі ағын тереңдігімен бірдей немесе одан да артық турбуленттік ағынмен қозғалатын анағұрлым ірі құйындар туғызады;
2) жиілігі жоғары лүпілдер кіші құйындардың таралуына байланысты, соңғысы ірі құйындардың ішінде болады және олардың арасындағы бос кеңістікті толықтырады.
Егер ағынның барлық нүктелеріндегі жылдамдық өрісінің орташаланған барлық сипаттамалары бірдей болса, онда турбуленттілік ағыс біртекті деп аталады. Басқаша айтқанда, біртекті турбуленттілік ағыс барлық нүктелердің бірдей жағдайда болуымен сипатталады. Егер жылдамдықтар арасындағы корреляция коэффициенті координатор жүйесін кез келген бағытқа бұрған кезде де өз мәнін сақтап қалатын болса, онда турбуленттілік ағыс изотронды деп аталады. Изотронды турбуленттілік ағыс әр түрлі бағыттардың тепе-тендігімен әрі басым бағыттардың жоқтығымен сипатталады. Сұйықтықтың турбулентті қозғалысы кезінде ағын мынадай екі аймақпен сипатталады:
1) меншікті турбулентті режім;
2) үйкеліс күшінің қатысуымен құйын тудырып, ағынның барлық қабатына таралатын, қабырғаға тікелей жанасатын шекаралық аймақ.
Шекаралық аймақты турбуленттік қозғалысқа Рейнольде санының ықтимал мәнінде жүзеге асырады.

Ламинарлық (а) және турбулентті (b)

3.Сұйықтың саңылау және саптамалар арқылы ағуы
Сұйықтықтың резервуарлардан, бактардан, қазандықтардан саңылаулар мен қондырмалар арқылы (әр түрлі формадағы қысқа құбырлар) атмосфераға немесе газбен немесе дәл сол сұйықтықпен толтырлған кеңістікке ағуын қарастырайық. Осындай ағу процесі кезінде резервуардағы сұйықтықтық ие болатын потенциалдық энергия қоры еркін ағыстың кинетикалық энергиясына айналады.
Аталған жағдайдағы қызықтыратын негізгі мәселе саңылаулар мен саптамалар үшін ағу жылдамдығы мен сұйықтық шығынын анықтау болып табылады.

3.1 Жіңішке қабырғалардағы кішкене саңылаулар арқылы тұрақты арында сұйықтықтың ағуы
Ішінде Р0 қысымдағы сұйықтығы бар, қабырғасында еркін бетінен жеткілікті деңгейдегі Н0 тереңдікте кішкене дөңгелек саңылауы бар үлкен резервуардықарастырайық (7.1- сурет).

Cурет 7.1- Резервуардан кішкене саңылау арқылы ағу
Сұйықтық қысымы Р1 болатын ауа кеңістігіне ағады. Саңылау 7.2 а) суретте көрсетілгендей қалыпта, яғни, жіңішке қабырғаға кіру жиегін өңдеусіз бұрғылап тесу түрінде немесе 7.2 б) суреттегідей, яғни, қалың қабырғада, бірақ, кіру жиегін сыртқы жағынан үшкірлеу арқылы жасалған болсын. Ағын саңылау жиегінен ажырағанда біраз сығылады (7.2 а сурет). Мұндай сығылу сұйықтықтың әр түрлі бағыттардан қозғалысына, оның ішінде қабырға бойымен тарамдалған қозғалыстан, ағындағы остік қозғалысқа дейін қозғалыстармен түсіндіріледі.

Cурет 7.2 — Дөңгелек саңылау арқылы ағу
Сығылу дәрежесі сығылу коэффициентімен бағаланады.

(7.1)

мұнда: Sс және Sо — сәйкесінше ағын мен саңылаудың көлденең қималарының аудандары;
dс және dо — ағын мен саңылаудың сәйкес диаметрлері.
Мұндай саңылау арқылы сұйықтың ағу жылдамдығы

(7.2)

мұнда: Н — сұйықтық арыны, былай анықталады

(7.3)

φ- жылдамдық коэффициенті:

(7.4)

мұнда: α — Кориолис коэффициенті;
ζ- саңылаудың кедергі коэффициенті.
Сұйықтық шығыны іс жүзіндегі ағу жылдамдығының нақты қима ауданына көбейтіндісімен анықталады:

(7.5)

ε және φ көбейтіндісін μ әрпімен белгілеу және шығын коэффициенті деп атау қабылданған, яғни, μ = εφ. Нәтижесінде шығынды аламыз:

(7.6)
… жалғасы