26. Газ сұйық қоспасының қозғалысы кезінде қысымдардың баланс теңдеуі қандай?

СКҚ бойымен ГСҚ- сы қозғалғанда ұңғыдан сұйықты көтеруге арналған қондырғының жұмысын жобалау және талдау кезінде негізгі мәселе, бұл сұйықтардың қозғалысымен байланысты қысымның жоғалуын анықтау болып табылады. ГСҚ- ы қозғалатын тік орналасқан құбырлардың кейбір участкелерін қарастыра отырып келесі теңдеуді жазуға болады:

, (1)

Мұнда - құбырдың төменгі бөлігіндегі қысым;

ГСҚ-сы бағанасының гидростатикалық қысымын теңестіретін қысым; - ГСҚ қозғалған кезде үйкеліс күшін жеңуге арналған қысымды жоғалту; -ГСҚ-ның ағын үдеуін тудыруға арналған қысымның жоғалуы, өйткені қысымы аз жаққа қарай оның жылдамдығы газдың ұлғаюы есебінен артады; -құбырдың үстіңгі бөлігіндегі қарсы қысым.

(1)- теңдеу барлық жағдай үшін тиімді: қысқа және ұзын құбырлар үшін де, тік немесе көлбеу орналасқан құбырлар үшін де және қысым жоғалтуын есептеу кезінде негізгі теңдеу болып табылады.

Барлық жағдайларда да қысым балансының теңдеуіне (1) кіретін қосындыны білу керек. Келесі көрсеткіштерді былай белгілейміз: сұйықтың тығыздығы; тігінен бойынша құбырдың ұзындығы; ГСҚ-ның тығыздығы; ГСҚ-ның бағанасының ұзындығы 1метрлік құбыр участкесіндегі ағынды үйкеліске жоғалту; - ГСҚ-ның бағанасының ұзындығы 1м құбыр участкесіндегі ағынды үдеуге жоғалту. Осы белгілеулерді емакере отырып (1) теңдеуді былай жазамыз

(2)

(2) –теңдеудің екі жағында -ге бөліп мынаны аламыз;

(3)Былай белгілейміз:

, 4)

Бұл құбырдың 1м ұзындығына келетін көтерілетін сұйық бағанасына жұмсалатын қысым айырмашылығы болып табылады.

27. Газ сұйық қоспасының ұңғымадағы қозғалысы кезіндегі реал және идеал қоспаларының тығыздығы қалай анықталады?

Құбыр бойымен газдысұйық қоспасы қозғалған кезде оның қысымы арқылы газ бен сұйықтың белгілі бір мөлшері өтеді. Егерде барлық газ көбіктері құбыр қимасының негізгі бөлігін жабады деп, ал сұйық осы қиманың қалған ауданын қамтиды десек, онда , мұнда — құбырдың қима ауданы (1 сурет). ГСҚ- ның тығыздығы бұл жағдайда орташа өлшенген мәнмен анықталады

.(1)

мұнда, және —қиманың термодинамикалық жағдайы кезіндегі сұйықтармен газдардың тығыздығы.

Әдетте қатынасын -мен белгілейді.

Сонда, ,

.(2)

шамасын ағынның айқын базқұрамы деп атайд. Келесі көрсеткіштерді былай белгілейміз:

V —берілген қимадан өтетін газдың көлемдік шығыны; q-осы қимадан өтетін сұйықтық көлемдік шығыны; — құбыр қабырғасына қатысты газ қозғалысының сызықтық жылдамдығы; —құбыр қабырғасына қатысты сұйық қозғалысының сызықтық жылдамдығы.

Онда келесі қатынастарды былай жазуға болады:

, (3)

(4)

(3) пен (4) –ті (1) – ге қоя отырып және кейбір қысқартулар жасап келесі теңдеуді аламыз:

. (5)

Көтеріліп келе жатқан ағымдағы газ, сұйыққа қарағанда тез қозғалады, өйткені оған Архимед күші әсер етеді.

, (6)

. (7) деп белгілейміз

(5)- тегі теңдеудің алымы мен бөлімін - ға бөліп және (6) мен (7)- ге сәйкес жаңа белгілеуді еңгізе отырып, келесіні аламыз: (8)

мұнда, Г-қарастырылып отырған қимадағы термодинамикалық жағдайға келтірілген газ факторы.

кезде және (8) – теңдеуден мынаны аламыз

. (9)

Бұл жағдай идеалды жағдайға сәйкес келеді, мұнда тығыздығы - тең идеалды қоспаны түзеді.

Газдың салыстырмалы жылдамдығы

(сұйыққа қатысты)

(10)

. (11)

(11) теңдігі (6)-ға қоя отырып келесіні аламыз:

(12)

а>0 болса, онда b>1. Көлемдік шығын V өзгермеген кезде газ жылдамдығының ұлғаюы -ны азайтып, сәйкесінше -ны ұлғайтады. Нәтижесінде қоспаның тығыздығы ұлғаяды.

Осылайша көлемдік шығын өзгермген кезде газдың сырғанау көрінісі идеалды жағдаймен салыстырғанда қоспаның ауырлауына әкеледі.

Сондықтан неғұрлым үлкен болса, соғұрлым осы берілген сұйық мөлшерін көтеру үшін ұңғы түбінде қысымды көп қажет етеді.

Нақты қоспаның тығыздығы:

, (13)

Мұнда - сырғанауға байланысты қоспа тығыздығының ұлғаюы анықтау үшін (8)-ші теңдеуге қосып және сәйкесінше (9)-дем -ды алып тастаймыз, одан әрі қосындыларды топтастыра отырып, кейбір өзгертулер жасап, ортақ бөлімге келтіріп және қосындыларды қосқаннан кейін келесіні табамыз:

.(14)

(14), (13) және (9) –ды салыстыра отырып мынаны аламыз:

. (15)

кезде болған кезде газдың сырғанауы болмайды (15) теңдеудегі алымы нолге теңестіріледі және .

ГСҚ-ның тығыздығының теориясында мынадай түсінік бар, бұл арқылы қоспа тығыздығын анықтайды. Бұл шығындалатын газ құрамы және айқын газ құрамы .

ГСҚ-ы ағынының шығындалатын газ құрамы көлемдік шығынның қоспаның жалпы шығынына қатынасымен анықталады (16)

ГСҚ-ы ағынның айқын газ құрамы газдың сырғанауын ескереді және сондықтан құбырдың барлық қимасының газдың алып жатқан ауданына қатынасымен сипатталады:

. (17)

сонда

. (18)

(18) және (8) теңдеулерді салыстыра отырып мынаны аламыз:

(19)

. (20)

(16) – шы теңдеудің алымын да, бөлімін де -ға бөле отырып және (7) –ші теңдеудің мәндерін қоя отырып келесіні аламыз:

(21)

бұдан

. (22)

(22)-ші, (21) –ші және (9)-шы теңдеулерді қолдана отырып мынаны аламыз:

. (23)

Осылайша идеалды қоспаның тығыздығы (23) шығындалатын газ құрамы мен анықталады, ал реалды қысымның тығыздығы (18) –айқын газ құрамымен -анықталады