Файл: Дрі Химиялы жне фармацевтикалы технологияны негізгі процестерін жіктеу. Химиялы ндірісті отайландыру.docx

Онда вертикалды құраушысы:


мұндағы, V - дененің барлық қисық бетке түсетін көлемдік қысымы, яғни сұйықтың вертикалды құраушы гидростатикалық қысым күші - қисық беттегі сұйықтың көлемдік салмағына тең.

Тең әсерлі шама күші - көлденең және тік құраушы геометриялық суммаларға тең болады:



Бұл күштердің бағытын:



Теңдеуімен есептейміз.

Тең әсерлі күштің түсетін нүктесі оларды кұраушы күштердің (Р_х және Р_у) қиылысқан жерінде болады.

Гидравликалық машиналарға гидростатиканың зандарын қолдану принципі

Қарапайым гидравликалық машиналардың, гидропресс, гидроаккумуляторлар және гидрокөтергіштердің жұмыс істеу принципі гидростатиканың заңдарына негізделген.

Әр түрлі бұйымдарды өңдеу, жасау кезіндегі қажетті өте жоғары сығу күшін - гидропресті пайдалану арқылы жүргізіледі (металдарды соғу, қалыптау, престеу). Оның негізгі құрамы - екі бір-бірімен жалғасқан кіші диаметрлі d₁ және үлкен диаметрлі d₂ поршеньді цилиндрлер.



2.12-сурет. Гидропресс
Бірінші поршень қозғалмайтын тобықшалы-тіреуішті иінтірек нөлге жалғасқан. Екінші поршень (плунжер) платформасымен бір тұтас дене, оған престейтін денені қояды. Иінтірек қолмен немесе қозғалтқыш арқылы жұмыс істейді. Иінтіректің тепе-теңдігін қарастыра отырып нөл нүктесінде момент тендеуін құрамыз да, табамыз:



Кіші поршеньдегі қысым үлкен поршеньге беріліп, үлкен поршендегі қысым күшін:



Немесе қимылдаушы бөлшектерінің үйкелістен энергиясының жоғалуын есептегенде, пайдалы өсер коэффиңенті (ПӘК) = 0,80,...0,85, онда


табамыз.

Соңғы кезде шыққан гидропрестер арқылы өте жоғары сығу күшін алуға болады. Егер гидропресті гидрокөтергіш ретінде пайдаланатын болса, онда қимылдайтын тақтаны алып тастайды.

Гидроаккумулятор құрылымы энергияны бір жерге шоғырландырып жинауға арналған, қажетіне қарай оны пайдаланады. Оны өте ауыр жүктерді көтеруге, шлюздің қақпағын ашып-жабу үшін қолданылады.

---

Жүк көтергіш гидроаккумулятордың негізгі құрамы - тіке цилиндр, оның ішіндегі ұзын плунжер өте үлкен салмақты жүкпен жалғасқан (2.13-сурет).



2.13-сурет. Гидроаккумулятор
Гидроаккумуляторларға сұйық сорғышпен сұйықты айдамалау арқылы плунжердегі жүкті жоғары Н биіктігіне көтереді. Гидроаккумулятордағы сығылған сұйық қысымы бәсеңдеу дәрежесіне байланысты болмайды да, гидравликалық машинаның төменгі құбырымен жалғасып, тұрақты жұмыс істеуін қажет етеді.

Архимед заңы. Дененің жүзу теориясының негізі

Сұйыққа батқан дұрыс пішіндегі дененің биіктігі Н және оның жоғарғы және төменгі табанының ауданы 2.11-суретте көрсетілген.



2.11-сурет. Дененің жүзу заңдылығы
Мұнда, тек салмақ күшімен гидростатикалық қысымның жоғарғы және төменгі табанына түсуі, мұндағы жанжағынан тигізетін күш әсерін қарастырмаймыз, себебі олар бір-бірімен тең.

Дененің жоғарғы бетінен түсетін гидростатикалық қысым күшін: Р₁= Р₀+ , осы сияқты күштің төменгі табанына түсуін: Р₂=Р₀+ сияқты формулалармен анықтаймыз.

Дененің салмақ күші формуласы: мұндағы, у_д - дененің меншікті салмағы. Осыдан кейін тең әсерлі күштің теңдеуін былай жазады:



Мұнда, Р = Р₂ – Р₁ Архимед күші (көтеруші) тік жоғары бағытталғанда, ол дененің орталық ңысым нүктесіне түсіп, оны орталық су ығыстырғыштық деп атайды.


мұндағы, V - дененің көлемі.

Сұйыққа батырылған денеге жоғары көтергіш күш Р әрекет етеді де, ол ығыстырылып шығарылатын сұйықтың салмағына тең болады. Бұл Архимед заңы деп аталады.

Формула сүйыққа батқан дененің қай формада болсадағы түріне сәйкес формула қатты дененің жүзуінің үш түрлі жағдайын сипаттап көрсетеді:

а)С > Р болса, дене сұйыққа батып кетеді;

ә)С = Р болса, дене судың ішінде жүзеді;

---

б)С <Р болса, дене судың бетіне қалқып жүреді. Бұлардың ішіндегі екінші мен үшінші жағдай практикада көп кездеседі.
Бақылау сұрақтары

1. Гидравлика дегеніміз не және оның негізгі мақсаты?

2. Сұйықтар дегеніміз не және олардың түрлері.

3. Идеалды және реалды сүйықтарды қалай түсінесіз?

4. Сұйықтың негізгі физикалық қасиетіне анықтама беріңіз: меншікті салмаққа, меншікті көлемге, температурада ұлғаюына, сығылғыштығына, тұтқырлығына

(меншікті үйкеліс күшіне, кинематикалық тұтқырлық коэффициентіне).

5. Вискозиметр не үшін қажет?

6. Гидростатика анықтамасы.

7. Гидростатикалық қысымды қалай түсінесіз, ол қалай пайда болады және оның түрлерін атаңыз.

8. Гидростатикалық қысым өлшем бірлігі қандай?

9. Гидростатикалық қысымның үш қасиетіне анықтама беріп түсіндіріңіз.

10. Гидростатиканың негізгі теңдеуін түсіндіріңіз және жазыңыз.

11. Паскаль заңы дегеніміз не?

12. Қысымды өлшеуге арналған аспаптарды және тәсілдерін айтып түсіндіріңіз.

13. Архимед заңы дегеніміз не?

14. Сұйыққа батырылған дененің үш жағдайын түсіндіріңіз.

15. Гидравликалық преске Паскаль заңын қолдануын түсіндіріңіз.

16. Жазық қабырғаға түсетін гидростатикалық қысымды қалай анықтайды?

17. Жазық қабырғаға түсетін қысым эпюрасын түсіндіріп жазыңыз.

18. Цилиндрлі бетке түсетін гидростатикалық қысымды қалай анықтайды?

19. Құбыр қабырғасының қалыңдығын қалай анықтайды?

Дәріс 3. Гидродинамика. Ағын сипаттамалары. Сұйықтық ағынының түрлері
Гидродинамика дегеніміз - сұйық қозғалысының заңдылығын және сұйықтық қатты денемен ағу кезіндегі байланысын, сұйық ішіндегі қысымды зерттейтін гидравликаның негізгі бір бөлімі. Осыған байланысты сұйық механикасының ішкі және сыртқы есептері деген ұғым енгізіледі.

Ішкі есептеріне құбырдағы, ашық арықтағы сұйық қозғалыстары, т.б. жатады.

Сыртқы есептеулеріне сұйықтың қатты денені айналып ағу түрлері жатады.

Гидравлика саласы сұйық кинематиканы динамикамен бірге қарастырады да, оның айырмашылығын, түрлерін зерттеумен қатар сұйық кинематикалық сипаттамаларына түскен күштерді есептемегендегі сұйық қозғалысын, ал сұйық динамикасы сұйық қозғалысына түсетін күштердің байланыстылық заңдылығын зерттейді.

Гидравликалық сұйықты үздіксіз орта ретінде қарайды да, оның барлық кеңістіктігінде толық толтырады.

---

Көбінесе гидродинамикалық есептерді шешкен кезде сұйықтың қозғалуы, оған түсетін сыртқы күштермен қатар салмақ күші, сыртқы күштермен қатар салмақ күші, сыртқы қысым, т.б. күштер белгілі болады. Сұйық қозғалысын түсіндіретін белгісіз факторларға ішкі гидродинамикалық қысым және кейбір кеңістіктегі әрбір нүктедегі сұйық жылдамдығының ағуы жатады. Гидравликалық қысым әр нүктеде оның координатының функциясы болып табылады, сонымен қатар уақыт аралығында өзгеруінен, ол уақыт функциясы t болады.

Сұйық қозғалысының заңдылығын зерттеудің қиындығы, оның табиғатында және ең қиыны ондағы жанама кернеу күшті есептеу, ол бөлек сұйық, яғни үйкеліс күшін ескермей, сонан кейін жасалған теңдеуге өзгеріс енгізу арқылы, нақтылы сұйықтың үйкеліс күшінің әсерін еске алу ( ).

Сұйық қозғалысын зерттеудің екі әдісі бар, олар: Ж. Лагранж бен Л. Эйлер әдістері.

Ж. Лагранж әдісі – сұйықтың әрбір бөлшектерінің қозғалысын зерттеу, яғни оның қозғалысының траекториясы. Бұл тәсілдің өте қиындығы – көп тарамағандығы, соның кесірінен практикада көп қолданылмайды.

Л. Эйлер әдісінің ерекшелігі – белгілі уақыттағы барлық сұйық қозғалысының кеңістіктегі, өр түрлі нүктедегі жағдайын зерттеу. Ал артықшылығы – кеңістіктегі қай нүктеде де болсын, қай уақытта да сұйық қозғалысының жылдамдығын табуға болады, яғни жылдамдық белдеуін тұрғызу бейнеленеді де, сұйық қозғалысының жылдамдығын табуға болады, яғни жылдамдық поясын тұрғызу бейнеленеді де, сұйық қозғалысын зерттеген кезде бұл тәсіл кеңінен қолданылады.

Эйлер тәсілінің кемшілігі – жылдамдық ауқымын қарастырған кезде әрбір сұйық бөлшектерінің траекториясын тексермейді.

Сұйық қозғалысының түрлері

Сұйықтың ағынын зерттеу үшін қажетті кинематикалық үлгіні таңдап алу керек. Мұндағы сұйық ағынының табиғи заңдылығын зерттеудің қиындығын, оның ағу табиғатында және ондағы бөлшек арасындағы үйкеліс кедергісінің әсерінен жанама кернеу күшті есептеудің қиындығында. Бұл мәселені шешу үшін Л. Эйлер әдісін пайдаланамыз. Ол үшін, сұйық бөлшектерінің үйкеліс күшін ескермей (идеалды сұйық) теңдеу құру, арқылы есептеп, содан кейін осы теңдеуді тұтқырлық реалды сұйыққа ыңғайлап, ондағы үйкеліс кедергісінің әсерін еске алады.

Сұйық қозғалысын зерттеу үшін Эйлер әдісімен танысамыз. Қимылсыз координата жүйесін таңдап алып, оны сұйық қозғалысының жылдамдығына жатқызамыз. Ағын ішіндегі нүктедегі жылдам (мгновенный) шама құратын жылдамдық координата осіндегі нүктенің орналасуына байланысты болады (3.14-сурет), яғни нүктенің орналасу координаты

---

x, y, z және уақыт ішіндегі (t) жағдайына байланысты. Қаралып отырған М нүктесіндегі сұйық ағынның жергілікті жылдамдығын құраушы .

---