Процестер және аппараттар курсының пәні

(2)

Екі еркін көлденең жазықтықтар  үшін теңдеу төмендегі күйде өрнектеледі:

(3)

2 немесе 3 теңдеулері гидростатиканың негізгі  теңдеулері болып табылады z1   және z2  сұйықтық ішіндегі екі нүктенің көлденең жазықтық бетіндегі орналасу биіктігі. р1  және р2  - осы нүктелердегі гидростатикалық қысым.

Бұл теңдеуге сәйкес тыныштықтағы сұйықтың әрбір нүктесі үшін нивелирлі биіктік пен пьезометрлі ағынның қосындысы тұрақты шама болады.

Гидростатика теңдеуіндегі z мүшесі таңдап алынған салыстырмалы жазықтықтың бетіндегі нүктенің орналасу биіктігін көрсетеді және ол нивелирлі биіктік деп аталады.             шамасы қысым ағыны немесе пьезометрлік ағын деп аталады

Гидростатиканың негізгі  теңдеуінің мүшелерінің нақты энергетикалық  мағынасы бар. Мысалы,  қысымның меншікті потенциалды энергиясын көрсетеді, яғни сұйық салмағының бірлігіне келетін энергия. Ал, геометриялық (биіктік) ағын нүктенің меншікті потенциалды орын энергиясын көрсетеді. Осы энергиялардың қосындысы толық гидростатикалық ағын немесе статикалық ағын деп аталады және сұйық салмағының бірлігіне келетін жалпы потенциалды энергияға тең. Осыған сәйкес, гидростатиканың негізгі теңдеуі энергия сақталу заңының жеке жағдайы болып табылады: тыныштықтағы сұйықтың барлық нүктелеріндегі меншікті потенциалды энергия тұрақты шама.

Осыған байланысты (4) теңдікті былай жазуға болады:

    немесе                 һ-қарастырылып отырған нүктенің бату тереңдігі. yh-шамасы һ биіктіктегі сұйық бағанының салмағын көрсетеді.    

Осылайша, гидростатикалық  қысым р берілген

нүктеде бос сұйық бетіндегі  қысым р0 мен биіктігі

терең бату нүктесіне тең  болатын сұйық бағанынан туатын қысымның қосындысына тең.  Бұл  теңдікке сәйкес сұйық бетіндегі  қысым сұйық көлемінің барлық нүктелеріне және барлық бағытта  біркелкі   таралады (Паскаль заңы).

 

Гидродинамика. Сұйықтардың ағысында қозғалушы күш ретінде қысым айырымы саналады, ол насостар немесе компрессорлар немесе сұйықтың қабаттарының, не сұйықтардың тығыздықтарының немесе деңгей айырылымы арқылы жасалады. Гидродинамиканың ішкі және сыртқы мәселелері бар. Ішкі мәселесі сұйықтың құбырлар және каналдардың ішіндегі қозғалудың анализімен байланысты. Сыртқы мәселесі болып әртүрлі денелердің сұйықпен ағуының заңдылықтарын зерттеу саналады (механикалық араластыруда, қатты бөлшектерді тұндыруда).

 

Сұйықтардың қозғалысының негізгі сипаттамалары.

Сұйықтардың жылдамдығы мен шығыны. Уақыт бірлігінде ағынның көлденең қимасымен өтетін сұйықтың мөлшері сұйық шығыны деп аталады. Оның көлемдік шығын (м³/сек немесе м³/ч) және массалық шығын (кг/сек, кг/ч) түрлері болады.

Гидравликалық радиус және эквиваленттік диаметр. Сұйықтардың қиманың кез келген үлгісі арқылы қозғалғанда есептелетін сызықты өлшем ретінде гидравликалық радиусты немесе эквиваленттік диаметрді алады. Гидравликалық радиус дегеніміз сұйық ағып өтетін түтіктің немесе каналдың батырылған қимасының ауданының дымқылданған периметріне қатынасын айтады. Эквивалентті диаметр шеңберлі ағынның гипотетикалық түтігінің диаметріне тең. Оның аудананың дымқылданған периметрге қатынасы, ағыны шеңберлі емес түтік мәліметтеріндей.

Сұйықтар  қозғалысының режимі. Екі режим түрі бар: ламинарлы және турбулентті. Сұйықтың барлық бөлшектері параллельді траекториямен жылжитын қозғалысты ағынды немесе ламинарлы деп атайды. Сұйықтың жеке бөлшектері шиеленісіп, хаосты траекториямен, сонымен бірге сұйықтың барлық массасы бір бағытта жылжитын ретсіз қозғалысты турбулентті деп атайды.. Егер сұйықтың жалпы жылдамдығы  rw мен түтіктің диаметрі d неғұрлым үлкен болса және сұйықтың тұтқырлығы m неғұрлым кіші болса, ламинарлы ағыннан турбуленттіге өту жеңіл болады. Рейнольдс осы шамаларды мөлшерсіз комплекске wdr/m біріктіруге болатынын анықтады. Бұл мән сұйықтардың қозғалыс режимі жайлы жорамалдауға мүмкіндік береді. Бұл комплекс Рейнольдс критерийі (Re) деп аталады:

 

Құрылған ламинарлы ағындағы жылдамдықтың таралуы және сұйықтың шығыны:

Бұл теңдеу Стокс заңын өрнектейді, яғни ламинарлы қозғалыстағы түтік қимасындағы жылдамдықтың параболалық таралуын көрсетеді. R орынына түтік диаметрін d = 2R қойып және (р₁ - р₂) = Dp деп белгілесек, табамыз:

                                                  

Бұл теңдеу шеңберлі тік  түтік арқылы ламинарлы  қозғалыстағы сұйықтың шығынын анықтайды және Пуазейл теңдеуі деп аталады.

 

Эйлер қозғалысының дифференциалды теңдеуі. Идеалды сұйықтың құрылған ағынын қарастырайық. Оның тұтқырлығы жоқ, яғни үйкеліссіз қозғалады. Тепе-теңдіктегі Эйлердің диференциалды теңдеуін шығарғандағыдай ағыннан dV = dxdydz көлемдегі координата осьтеріне бағытталған элементарлы параллелепипедті бөліп аламыз. Динамиканың негізгі принципіне сәйкес: қозғалыстағы сұйықтың элементарлы көлеміне әсер ететін күштер проекциясының қосындысы сұйық массасы мен оның жылдамдығының көбейтіндісіне тең. Осыған сәйкес:    

 

 

    

    

Теңдеулердің жүйесі қалыптасқан  ағынға Эйлердің идеалды сұйықтың қозғалысының дифференциалды теңдеуі болып табылады.

 

Навье-Стокс  қозғалысының дифференциалды теңдеуі тұтқыр тамшылы сұйықтың қозғалысын сипаттайды:

 

Бернулли  теңдеуі. Идеалды сұйықтар үшін

Реалды сұйықтар үшін:

 

 

 

Жобалар әдісі» білім  беру  ресурсы:

Жобалар әдісінің оқыту мақсаттарының ауқымы: «оқушылардың танымдық, шығармашылық дағдыларын, өз білімдерін өз бетімен құрастыра  білу икемділігін, ақпараттық кеңістікте жөн таба білу іскерлігін дамыту, сын  тұрғыдан ойлауын дамыту»

Жобалар әдісінің  мәні – белгілі бір білім жиынтығына ие болуды болжайтын және жобалау  іс-әрекеті арқылы  шешімін табуды алдын-ала ескеретін мәселелерге  деген оқушылардың қызығушылығын  ынталандыру, алған білімдерін тәжірибе жүзінде қолдана білу икемділігін, рефлекторлық ойлауды (сыни тұрғыдан ойлауды) дамыту. Мәселе ойдың мақсатын белгілейді, ал мақсат ойлаудың үрдісін бақылайды.

Рефлекторлы  ойлау  мәні – фактілерді әрдайым іздеу, олардың талдауы, олардың анықтығы туралы ойлану, жаңаны тану үшін, күмәннан шығу жолдарын табу үшін, фактілерді логикалық  тұрғызу, дәлелденген пікірлерге негізделген  сенімділікті қалыптастыру.

 

Жобалар әдісі  біріншіден – қандай бір мәселені шешуді, екіншіден –   нәтижеге қол жеткізуді болжайды.

Жобалар әдісі  – қандай да бір түрде безендірілген, нақты, айтарлықтай тәжірибелік  нәтижемен аяқталуы тиіс мәселені толық  өңдеу арқылы дидактикалық мақсаттарға  жетудің  тәсілі. Жобалар әдісінің негізіне «жоба» ұғымының мәні, оның қандай да бір тәжірибелік немесе теориялық  мәнді мәселені шешу арқылы алуға  болатын нәтижеге деген прагматикалық   бағыты салынған. Бұл нәтижені нақты  тәжірибелік іс-әрекетте көруге, түсінуге, қолдануға болады. Мәсенің шешімі бір жағынан, жиынтықтарды, әр түрлі  әдістерді, оқыту құралдарын қолдануды  алдын ала ескерсе, ал екінші жағынан, ғылымның әр түрлі салаларынан, техникадан, технологиядан, шығармашылық салалардан білімді қолдану икемінің, білімнің  интегралдануының қажеттілігін болжайды. Орындалған жобалардың нәтижелері «көрнекі»  болуы тиіс, яғни егер, ол теориялық  мәселе болса, онда оның нақты нәтижесі, егер тәжірибелік болса – қолдануға  дайын нақты нәтиженің болуы.

 

Жобалап оқыту  түзу болып табымайды, және бұл жерде  тек нәтиже ғана емес, көп шамада үрдістің өзі құнды.

Жобалармен жұмыс  істеу студенттерге дәстүрлі оқу  әдісімен қол жеткізе алмайтын білім  алуға мүмкіндік бере отырып,  жоғары білім беру жүйесінде ерекше орын алады.  Бұлай болуы мүмкін, өйткені студенттер өздері өз таңдауларын  жасайды және өздері талаптанады. Бұл  көзқарастан жақсы жобаның:

- тәжірибелік  құндылықтары болуы;

- студенттердің  өзіндік зерттеулерін жүргізуінің   болжауы болуы ;

- онымен жұмыс  істеу үрдісінде де, және оның  аяқталуында да бірдей мөлшерде  болжаусыз болуы;

- оны орындау  жылдамдығы мен жұмыс бағытында  оралымды болуы;

- өзекті мәселелерді  шешу мүмкіндігінің болжауы болуы;

- студентке өз  қабілетіне сәйкес білім алу  мүмкіндігін беруі;

- кең спектрлі  тапсырмаларды шешуде студенттің  қабілеттерінің ашылуына көмегі  болуы;

- студенттер арасындағы  өзара әрекеттерін реттеуге жағдай  жасалуы тиіс.

 

Жобалар әдісінің мәртебесі (басқа әдістермен және технологиялармен салыстырғанда):

Жобалар әдісін педагогикалық  технологиялар ретінде айтатын  болсақ, онда бұл технология зерттеушілік, ізденістік және мәселелі әдістердің жиынтығы, өзінің мәнісіне қарай шығармашылық болып табылады. Жобалар әдістері – тек шынайы білім шоғырына ғана емес, оны қолдануға және жаңа білім  алуға (кейде өз бетімен білім  алу арқылы) бағытталған педагогикалық  технология.

Жобалар әдісі  білім беру жүйесінің толық өңделген және  құрылымдалған компоненті болып табылады. Жобалар әдісінің танымалдығы нақты мәселелерді  шешу үшін, онда теориялық білімдер мен олардың тәжірибеде қолданылуының  үйлесу мүмкіндігімен қамтамасыз етіледі.

 

Жобалардың түрлері:

Жобаларды түрлерге бөлудің негізі болып келесі белгілер табылады:

- Жобада басты  іс-әрекет: зерттеу, іздеу, шығармашылық, рольдік, қолданбалы (тәжірибелік  бағытталған), таныстырулық бағытталған   және т.б. (зерттеу жобасы, ойын, таныстырулық  бағытталған,  шығармашылық);

- Жобаның пәндік  – мазмұндық ауқымы: моно жоба (білімнің бір саласында); пәнаралық  жоба;

- Жобаны үйлестіру  сипаты: бір беттілік (бұлжымайтын,  иілгіш), жасырын (анық емес, телекоммуникациялық  жобаларға тән, жобаға қатысушыны  имитациялау);

- байланыстың  сипаты: бір ЖОО, факультет, қала, аймақ, елдің және әр түрлі  елдер арасындағы қатысушылар  үшін;

- жобаға қатысушылардың  саны;

- жобаның ұзақтығы.

 

Жобамен жұмыс  жасаудың кезеңдері (сипаттаудың мүмкін нұсқалары):

I нұсқа. Жобалар  әдісінде жобамен жұмыс жасаудың  келесі кезеңдері анықталады:  іздеу, конструкторлық, технологиялық,  қорытынды. 

 

Іздеу кезеңі:

- Мәселені іздеу  және талдау.

- Жоба тақырыбын  таңдау.

- Кезеңдер  бойынша   жобалау іс-әрекетін жоспарлау.

- Жоба тақырыбы  бойынша ақпаратты жинақтау, зерделеу, өңдеу.

 

Конструкторлық  кезеңі:

- Жоба тапсырмасының  оңтайлы шешімін іздеу. 

- Дизайн талаптарын  ескере отырып, құрылым нұсқаларын  зерттеу.

- Дайындау технологиясын таңдау.

- Экономикалық баға беру.

- Экологиялық сараптама жасау.

- Конструкторлық және технологиялық құжаттарды құрастыру.

 

Технологиялық кезең:

-Жобаны тәжірибеде жүзеге асырудың жоспарын құру, қажет материалдарды, құралдарды және құрылғыларды таңдау.

- Жоспарланған технологиялық операцияларды орындау.

- Сапаға ағымдық бақылау жасау.

- Қажет болған жағдайда құрылымға және технологияға өзгерістер енгізу.

 

Қорытынды кезең:

- Жобаның орындалуының сапалық бағасы.

- Жобаның орындалуындағы нәтижелерді талдау.

- Жобалаудың нәтижелерін қолданудағы мүмкіндіктерді зерделеу (көрме, сату, жобалар банкіне қосу, жариялау).

 

II нұсқа.  Оқушылардың барлық іс-әрекеттері келесі кезеңдерге шоғырланған: дайындалу, жоспарлау, зерттеу, нәтижелер немесе тұжырым, нәтижелер мен үрдістерді бағалау.

 

Дайындалу:

- мәселені және одан туындайтын мақсаттар мен міндеттерді анықтау;

- мәселені шешудің болжамдарын беру;

- зерттеу әдістерін талқылау.

 

Жоспарлау:

- ақпарат көздерін анықтау;

- ақпаратты жинау және талдау тәсілдерін анықтау;

- нәтижелерді көрсету тәсілін анықтау;

- нәтиже мен үрдісті бағалаудың іс жосығы мен критерилерін орнату;

- топ мүшелері арасында міндеттерді бөлу.

 

Зерттеу:

- ақпараттарды жинау;

- аралық тапсырмаларды шешу.

 

Нәтижелер және қорытындылар:

- алынған көрсеткіштерді талдау;

- қорытындыны тұжырымдау.

 

Нәтижелер мен үрдісті бағалау:

- соңғы нәтижелерді рәсімдеу;

- қорытынды  жасау, түзету енгізу, соңғы қорытындылар. 

 

Жобалар әдісін қолдану қиыншылықтары мен шекаралары:

Жобалар әдісі оқу үрдісінде шешімі үшін әр түрлі салалардан білімнің шоғырлануын, және де зерттеу әдістерін қолдануды қажет ететін қандай да бір зерттеушілік, шығармашылық тапсырмалар пайда болған жағдайда қолданылады  (мысалы, әлемнің әр түрлі аймақтарындағы демографиялық мәселелерді зерттеу; белгілі бір тақырыпты: қоршаған ортаға қышқылдық жаңбырлардың әсері мәселесі, әртүрлі аймақтарда өндірістің әртүрлі салаларының орналасу мәселесі, т.б. ашатын бір мәселеге мемлекеттің әртүрлі аймақтарынан, жер шарының басқа мемлекеттерінен репортаждар сериясын құру). Жобалар әдісінің кең таралуын тежейтін басты мәселе – жобалық  тапсырмаларды білім стандарттарының талаптарымен үйлестіру қиындығы болып табылады. Жобалық тапсырмаларды студенттер орындағанда стандартты білімін, икемін, дағдысын (нақтырақ айтқанда – олардың қажеттілігі туындайтындай) қолданатындай етіп құру тәжірибе жүзінде мүмкін емес.