Билет № 5

1. Жазық қабырғалардағы сұйықтықтың қысым күшін анықтау. Қысым эпюрі - Суйыққа батырылған жазық фигураға әсер етуші абсолютік қысым күші фигура ауданы мен оның ауырлық орталығына түсетін абсолюттік гидростатикалық қысым шамасының көбейтіндсіне тең.

P_o=P_ат болса онда былай жазылады

P_абс=w(P_ат+pgh)

Техникада жазық немесе қисық қабырғаларға сұйықтықтың әсер етуші қысым күшін анықтау есептері жиі кездеседі. Бұған мысал-жазық немесе цилиндрлік, сфералық қақпақтар, конус және шар тәрізді клапандар құбырлар, бактардың, цистерналардың цилиндрлік қабырғалары, газголдер және т.б.

Жазық қабырғаларға әсер етуші артық (манометрлік) гидростатикалық қысымның жиынды күші ылғалданған ауданның ауырлық орталығындағы артық (манометрлік) қысым шамасының қабырғаның ылғалданған ауданының көбейтіндісіне тең:

Р=ρ_сω=γh_сω

Мұндағы, ρ_с-жазық қабырғаның ылғалданған өз ауданының ауырлық ортасындағы (центріндегі) артық (манометрлік) қысым,

h_с- ылғалданған ω ауданның ауырлық ортасының орналасу тереңдігі;

γ = ρg- сұйықтықтың меншікті салмағы.

Сұйықтықтағы гидростатикалық қысымның өзгерісін қысым эпюрі деп аталатын графикпен өңдеуге болады. Ол үшін қысымды, бағыты қысым бағытымен бірдей, ал өлшемі қысым шамасына пропорционал вектор деп түсіну керек. Эпюрді сұйықтық жағынан ауданның әр нүктесіне нормал (перпендикуляр) бағытпен қысым шамаларын қабылданған масштабпен өлшеп тұрғызу керек. Мысалы, көлбеу қабырғаға абсолюттік (толық) қысым үшін р_арт.i=γh_i шамаларға тең перпендикуляр тұрғызып, олардың аяқ жағынан сызықтармен қоссақ, осы қысымдарға сәйкес абсолюттік және артық қысымдар эпюрлерін тұрғызамыз. Сонымен қабырғадағы абсолюттік гидростатикалыққысым эпюрі трапеция, ал артық гидростатикалық қысым эпюрі ұшбұрыш түрінде болады.

Ыдыстың жазық горизонтал түбіндегі артық гидростатикалық қысым эпюрі тіктөртбұрыш болады, өйткені h=Const, p=γh=Const.

Қисық қабырғадағы артық гидростатикалық қысым эпюрі жоғарыда айтылған ережемен тұрғызылады және қисықсызықты ұшбұрыш болып өңделеді.Паскаль заңы

Тыныштық қалыптағы сұйықтықтың екі нүктесі үшін гидростатиканың негізгі теңдеуін жазайық:

Енді сұйықтықтың тепе-теңдік (тыныштық) қалпын бұзбай бірінші нүктедегі p₁ қысымды ∆р₁ шамаға өзгертейік. Онда екінші нүктедегі р₂ қысым ∆р₂ қысым шамасына өзгеруі мүмкін.

Сонымен, тыныштық қалыптағы сұйықтық көлемінің, осы қалпын бұзбай, кез-келген нүктесіндегі қысым шамасын өзгертсе, онда осы сұйықтық көлемінің басқа нүктелеріндегі қысым сондай шамаға өзгереді. Бұл тұжырымды Паскаль заңы дейді

2. Жердің және Қазақстан Республикасының су қорлары - Жер шарының жалпы ауданының 510 млн.км2, әлем мұхитына 361,3 млн.км2, келеді, немесе 71%. Жер бетіндегі су қорлары өзен ағындары түрінде әлем мұхитына кұйылып жатса. оларды шеткі ағының облыстары деп санауға болады (78%). Жер беті тараулары, әлем мұхитына шығатын ағындарға ие болмаса, ішкі ағынның облыстары деп аталады (22%). Жердің жалпы су қорлары 1386·106 км3 (2.1 - кесте). Бұдан жалпы тұщы су көлемі 35·106 км3, яғни 2,5 % айналасында. Тұщы су қорларының пайызы аз болғанмен адам баласының өміріне, іс-тіршілігіне манызы зор. Ең қарқынды өзен сулары қолданылады, олар басқа су объектілеріне қарағанда су айналым арқылы тез қайта қалыптасады. Тұщы су қорларының пайызы өзендер бойынша 0,006%- ті құрайды. Жыл сайын қайта құрылып жатқан табиғи жер асты су қорлары белсенді мен шамалы белсенді су алмасу зоналарының өзендерге құйылып жататын жылдық жер асты ағынына тең. Жер шары бойынша өзендердің жер асты су қорларының шамасы 30% жақын. Қазақстан Республикасының су қорлары Біздің мемлекетіміздің қайта құрылуына байланысты су қорлары шектеулі деп санауға болады. Су қорларының географиялық орналасуы континенталдық құрғақ ауа райы және жер бедері ерекше қалыптасуына және режиміне бағыттайды, су қорларының территория бойынша және жылдық маусымдар бойынша бір қалыпсыз таралуына себебін келтіреді. Мемлекетті сумен қамтамасыз етудің негізгі мәселесі су қорының жартысынан астамы (үстінгі су қорлары) шекараның ар жағында құрылуында болып отыр. Жер асты сулары үстінгі су қорлары сияқты территория бойынша бірқалыпсыз таралуына байланысты сапа бойынша әр түрлі болып байқалады. Қазақстандағы су қорларының орташа шамасы 100,5 км3/ж құрайды, оның ішіндегі 56,3 км3/ж Республика территориясында құрылады, ал қалған 44,0 км3/ж көршілес мемлекеттерден ағылып келеді. Мысалы: Қытайдан – 18,9, Өзбекістаннан – 14,6, Ресейден – 7,5 және Қырғызстаннан – 3,0 км3/ж. Соңғы 30...35 жылдардың мерзімінде орта көпжылдық өзен ағыны 25 км3/ж көрсеткіштен көп байқалады, бұның негізгі себебі шектес территориялардан ағылып келетін шекаралық су қорларының азаюы. Қазақстан Республикасының өзен ағынының қорлары: Р50%=100,5 км3/ж, Р90%=58,2 км3/ж яғни 50% қамтамасыздықта немесе орташа сулылығы болғанда Республикада 100,5 км3/ж құрылады, ал сулылығы аз жылдарда (90% қамтамасыздықта) 58,2 км3/ж қалыптасады.

3. Гидроэлектрлік станцияның гидротурбинасының қуаты қалай анықталады - Гидравликалық турбинаның қуаты. Турбина арқылы өтетін ағынды су шығыны Q м³/с болса, ал салмақты су шығыны rg Q Н/с болғандықтан турбина арқылы өтетін сұйықтан 1 с уақытта турбина қабылдайтын қуат келесіге тең болады: N_сұй = rg QН Вт.

Бұл қуат бүтіндей турбинаның білігіне берілмейді, өйткені гидравликалық турбинаның өзінде энергияның кемуі орын алады да, ол турбинаның пайдалы әсер коэффициентімен h_Т (ПӘК) сипатталады: h_Т = N_Т/N_ж ,

мұнда Nт – турбина білігіндегі пайдалы қуат. Сонымен, турбинаның қуаты:

N_Т = rg QНh_Т , Вт

Көпшілік жағдайда турбина тығыздығы r = 1000 кг/м³ тең таза тұщы сумен жұмыс істейтіндіктен және g = 9,81 м/с², ал 1000 Вт = 1 КВт теңдіктерін ескеріп, келесі турбинаның қуат формуласын табамыз:

N_Т = 9,81 QНh_Т , КВт

Бұл формулада Q - м³/с, Н – м бірлік өлшемдерімен қабылданады, сонда N_Т КВт бірлік өлшемімен есептелінеді. Бұл формула су электр стансаларын (СЭС) жобалауда және турбиналарды есептеуде өте жиі қолданылады.

4. Жайлымдарды суландыру және суғару - Жайылымдарды сумен жабдықтаудың бірқатар өзіндік ерекшеліктері бар. Олар жайылымдардың аумақты жерлерді алып жатуы, жайылатын малдардың бір орнында тұрмай жүріп тұруы, малдардың мезгілдер бойынша суарылуы, судың жаз айларында ғана қажеттігі. Қазақстанда жайылымдар 180 млн. га аймақты алып жатыр, сонд-н оларды сумен жабдықтаудың маңызы зор. Жайылымдарды сумен жабдықтауды ұйымдастыру үшін аймақты мал жайылатын участкалар және мал тұратын қоршауларға бөлу қажет. Әрбір участкаларды өз алдына жеке суару орны жасалады. Жайылым участкалардың ауданы суару радиусымен ерекшеленеді. Суару радиусы дегеніміз су ішетін жерден малдар шаршамай және қоңы төмендемей бара алатын қашықтық.

Жайылымдарда жылдың әр мезгілінде және тәуліктің әр сағатында суды пайдалану әр түрлі, жоғарғыда көрсетілген нормалар арқылы судың тәулік орташа шығынын анықтауға болады. Бірақ су пайдалану жекелеген тәуліктерде және сағаттарда тәуліктік орташа шығыннан ауытқып кетеді. Сондықтан, су пайдаланудың тәуліктік және сағаттық біркелкі еместік коэффициенттенрін енгізеді.

Ауыл шаруашылығындағы жайылымдарды сумен жабдықтау үшін жер беті және жер асты су көздері қолданылады. Жер беті суларының ішінде өзен сулары қолайлы, өйткені олардағы су шығыны жайылымды сумен жабдықтауға қажетті су шығынынан артық. Сондай-ақ, көл, тоған, су қоймаларындағы сулар қолданылады. Бірақ, олар көп жағдайларда әртүрлі ластануға ұшыраған, ондағы су сапасы сумен жабдықтау жүйелері үшін жарамсыз болып келеді.

Сондықтан, жайылымдарды сумен жабдықтау үшін жер асты суларын қолдану өте қолайлы. Оларды жер бетіне құдықтар және ұңғымалар арқылы шығарады.

Жайылымдарды сумен жабдықтауда су сапасына қойылатын талаптар: Мал суаратын су, тазалығы бойынша ауыз суынан төмен болмауы қажет. Қазақстанның шөлді аймақтарында қолданылатын судың минеральдығы қойлар үшін – 5 г/л дейін, ірі қара ал үшін – 2-4 г/л дейін, жылқы үшін – 1 г/л дейін болуы мүмкін.