11,1 Сурет. Арын шығымының сұйықтықтың қозғалыс жылдамдығына тәуелділігі.

Сұйықтықтың турбулентті қозғалысы кезінде, ламинарлы қозғалысқа қарағанда, шығындар көбірек болады. Өйткені, сұйықтық энергиясы тек ішкі үйкеліс күшін жоюға ғана жұмсалмай, сұйықтықты араластыруға да жұмсалады.

Құбырлардың сапасы ішкі бетіндегі түрлі кедір-бұдырлықтармен сипатталады (11,2 сурет).

11,2 Сурет. Құбырлардың кедір-бұдырлығы: а – абсолют кедір-бұдырлық; б – гидравликалық тегіс кедір-бұдырлық; в – ауыспалы (өтпелі) аумақ; г – гидравликалық кедір-бұдыр құбырлар.

Кедір-бұдырлықтың екі түрі қолданыста: абсолют және қатысты.

Абсолют кедір-бұдырлық деп құбырдың ішкі бетіндегі D шығыңқылықтарының өлшемдерінің орташа мәнін айтамыз. Кедір-бұдырлық құбырдың жасалған материялына, сапасына және эксплуатациялай шарттарына тәуелді.

Абсолют кедір-бұдырлықты құбырлар 3 топқа бөлінеді:

• Тегіс (D < 0,1 мм) – шыны, жез, мыс;

• Кедір-бұдырлы (D = 0,1 – 1,0 мм) – жыңы болат және шойын су құбырлары;

• Кедір-бұдырлығы жоғары (D > 1,0 мм) – канализация, ескі болат және шойын құбырлары.

Абсолют кедір-бұдырлық шығымдарға өздігінен әсер етпейді, себебі олар тағы да көлденең ағыстың көлемдеріне де тәуелді. Осы себепті, қатысты кедір-бұдырлық атауы еңгізілген.

Қатысты кедір-бұдырлық дегеніміз – абсолют кедір-бұдырлықтың құбыр диаметріне қатынасы, яғни

е = D / d

Қатысты кедір-бұдырлық шығындарға әсер етеді. Осыдан үйкеліс коэффициенті l сұйықтық қозғалысының қарастырылып кеткен жағдайларына тәуелді. Ол тәжірибе жүзінде анықталады.

Ламинарлы ағыс кезінде үйкеліс коэффициенті тек Re санына тәуелді:

1 л = 64 / Re (11,5)

және кедір-бұдырлыққа тәуелді емес, себебі, v – қатынасы ұлкен емесс және сұйықтық кедір-бұдырлықтарды баяу ағып өтеді. Турбулентті режим кезінде үйкеліс коэффициенті Re тәуелді, және келесі түрде анықталады:

1 т = 0,11 (68 / Re + е) 0,25. (11,6)

Алайда Re саны мен қатысты кедір-бұдырлық әр кезде ұйкеліс коэффициенті мәніне бірдей дәрежеде әсер ете бермейді. Себебі, турбулентті режим кезінде әр кезде құбыр қабырғаларында сұйықтықтың ламинарлы қабат шекаралары пайда болады. Бұл қабат құбырдың кедір-бұдырлықтарын жауып тұрады, соның нәтижесінде үйкеліс коэффициентіне түзетулер еңгізеді. Ламинарлы қабат қалыңдығы тұрақты болмайды, ол Re санына тәуелді, яғни басқа да тең жағдайларда υ сұйықтықтың қозғалыс жылдамдығына тәуелді.

Осылайша, ламинарлы d қабат қалыңдығы мен D абсолют кедір-бұдырлық қатынасына тәуелді үш жағдай орындалуы мүмкін (11,2 сурет):

Ламинарлы қабат қалыңдығы d > D – қатысты е үйкеліс коэффициентіне кедір-бұдырлық әсер етпейді. Абсолют кедір-бұдырлық кезінде өте кедір-бұдыр болатын болса да, құбыр гидравликалық тегіс.

Ламинарлы қабат қалыңдығы шамамен абсолют кедір-бұдырлыққа тең, яғни d = D; бұл жағдайда үйкеліс коэффициенті Re санына және е қатысты кедір-бұдырлыққа тәуелді (есеп 11,6 формула бойынша).

Ламинарлы қабат қалыңдығы абсолют кедір-бұдырлықтан аз, яғни d < D; бұл жағдайда үйкеліс коэффициенті Re санына тәуелді емес, негізінен гидравликалық кедір-бұдырлық деп аталатын, құбырдың кедір-бұдырлықтарына тәуелді.

(11,6) формула әмбебап болып келеді. Себебі ол турбулентті тәртіп кезіндегі сұйықтық қозғалысының барлық жағдайларын қамтиды.

Жұмыстың орындалу реті.

1. Лабораториялық құрал-жабдықдың сипаттамасымен және қысқаша теориялық мәліметтермен жақсылап танысыңыздыр;

2. Лабораториялық стенд қорек көзінен ажыратылғандығына, (автомат Желі өшірулі), сұйықтық құйылғандығына, ал ауа шығаратын қақпақшалары кішкене ашықтау екендігіне көз жеткізіңіздер;

3. Стендтегі тиектік крандар жабық екендігіне көз жеткізіңіздер;

4. Желі автоматын қосыңыздар;

5. Контроллер экранында М₁ және В₁ көрсеткіштері бірдей, шығын Q = 0 екендігіне көз жеткізіңіздер;

Ескерту! Егер М және В көрсеткіштері әр түрлі болса, З-13 ті ашыңқырап, оларды теңестіріп З-13 ті жабу керек.

6. Сорап автоматын қосыңыз;

7. Кез-келген құбырөткізгішті ашып, мысалға З-8, М₁, В₁ және Q көрсеткіштерін жылыстауға дейін өшіріңіздер;

8. Жылыстауды жобалап, З-13 ашыңқырап койыңыз;

9. Жылыстау режимінде М₁, В₁ және Q көрсеткіштерін өшіріңіздер;

Назар аударыңыздар!!! Тәжірибені аяқтағанна кейін жылыстанған суды жүйеге қайта толтыру керек. Ол үшін: Сорап автоматын өшіріп, құю қылтасын ашыңыздар, З-1 арқылы төгу ыдысынан суды құю қылтасына төгіңіздер, қақпақты жабыңыздар.

10. Желі және сорап автоматтарын өшіріп, жұмыс үстелін қалпына келтіріңіз;

11. Атқарылған жұмысты қорытындылаңыз.

Лабораториялық жұмыс № 6.

Құбырөткізгіштердің қималарындағы бөгде кедергілердің пайда болуын анықтау.

Жұмыстың мақсаты: Құбырөткізгіштердің қималарындағы бөгде кедергілердің пайда болуын анықтау тәсілдерін үйрену.

Қысқаша теориялық мәлеметтер

Бүгінгі таңда құбырөткізгіш құрылғыларының жүйесінде құбырөткізгіштік арматураның орнын ешнәрсе аламастыра алмайды. Олар бірнеше түрге топталады. Аталған түрдегі құбырөткізгіштерде, түрлі агрегаттарда және ыдыстарда орнатылады және өтпелі қима ауданын өзгерту арқылы жұмыс орталарындағы арынды басқаруға арналған.

Құбырөткізгіштік арматураны сипаттайтын екі негізгі параметрді атап кетуге болады. Бірінші параметр құбырөткізгіштер жүйесінде арматураның жалғастырғыш бөліктерінің сираттамасы ретінде қолданылады. Номиналды диаметр, шамамен, жалғанып тұрған құбырөткізгіштің ішкі диаметріне тең (миллиметрде).

Өзінің функционалды тағайындалуына сәйкес құбырөткізгіштік арматураны былай топтастыруға болады:

• тиектік;

• таратушы;

• сақтандырушы;

• реттеуші;

• қорғаушы;

• фазаларға бөлуші.

Тиектік арматуралар ағыстарды бөгеу үшін қолданылады, және ең көп қолданысқа ие. Сонымен қатар, олар пішін үйлесіміне және құбырөткізгіштердің жалғанған жерлерінің қиылысу түрлеріне қарай топтастырылады. Олардың басты функционалды тағайындалуы – өтпелі қималарды бөгеудің уақыттылығы мен беріктігін қамтамасыз ету. Тиекті арматура құбырөткізгіштің қималарының екі тұрақты жағдайларының (ашық және жабық) сақталуына тиімді әсер етуі керек. Және жалғанулардың аралық күйінде қолдануға арналмаған.

Жұмыстық орта ағыстарын толық бөгеу үшін тиектік арматуралардың келесі түрлері қолданылады:

• жұмыр шумек;

• муфталы вентиль;

• ысырма;

• қалқан.

Тиектік клапан деп құбырөткізгіштердегі жұмыстық орта ағыстарын бекітпе арқылы бөгеуде тиімді қызмет ететін құрылғыларды айтамыз. Штоктың үдемелі қозғалысы кезінде вентиль ағыс осін бойлай, ершік (седло) жазықтығына перпендикуляр орналасады. Бұл кезде клапан орта ағыстарын екінші жағына жібермей, бір жаққа қарай жіберіп отырады. Нарықта 10-15 жыл бұрын белсенді эксплуатацияланған, шарлы болат крандардың орнын, бүгінгі таңда, тиектік клапандар мен дәстүрлі ысырмалар басуда. Жалпылама айтқанда, шарлы крандар әзірше қолданысқа ие, және айналмалы дененің нысаны элементі немесе оның кез келген бөлігі бар құбырөткізгіштік арматура болып есептеледі. Жұмыстық ортаның ағысы қозғалысының бағытына қатысты ол, өз осі айналасында бұрылып, еркін орналасады (көбінесе перпендикуляр).

Жұмыстың орындалу реті.

1. Лабораториялық құрал-жабдықдың сипаттамасымен және қысқаша теориялық мәліметтермен жақсылап танысыңыздыр;

2. Лабораториялық стенд қорек көзінен ажыратылғандығына, (автомат Желі өшірулі), сұйықтық құйылғандығына, ал ауа шығаратын қақпақшалары кішкене ашықтау екендігіне көз жеткізіңіздер;

3. Стендтегі тиектік крандар жабық екендігіне көз жеткізіңіздер;

4. Желі автоматын қосыңыздар;

5. Контроллер экранында М₁ және В₁ көрсеткіштері бірдей, шығын Q = 0 екендігіне көз жеткізіңіздер;

Ескерту! Егер М және В көрсеткіштері әр түрлі болса, З-13 ті ашыңқырап, оларды теңестіріп З-13 ті жабу керек.

6. Сорап автоматын қосыңыз;

Ескерту! Берілген стендте сыртқы кедергілердің келесі нұсқалары кездеседі:

З-8	кері кланпан
З-7	450 ысырма
З-6	900 ысырма
З-5	тиекті вентиль

7. З-8 ді ашып, М₁, В₁ және Q көрсеткіштерін өшіріп, З-8 ді жабыңыз;

8. З-7 ні ашып, М₁, В₁ және Q көрсеткіштерін өшіріп, З-7 ні жабыңыз;

9. З-6 ны ашып, М₁, В₁ және Q көрсеткіштерін өшіріп, З-6 ны жабыңыз;

10. З-5 ті ашып, М₁, В₁ және Q көрсеткіштерін өшіріп, З-5 ті жабыңыз;

11. Желі және сорап автоматтарын өшіріп, жұмыс үстелін қалпына келтіріңіз;

12. Құбырөткізгіштегі шығындарды елемесеңіз, түрлі сырқы кедергілердің әрекеттерін салыстырып көріңіз;

13. Атқарылған жұмысты қорытындылаңыз.