ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ Основы Гидравлики Скорость процессов перемещения

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Основы Гидравлики Скорость процессов перемещения газов, жидкостей, паров, перемешивания, фильтрования, центрифугирования, осаждения определяется законами гидромеханики. Поэтому такие процессы называются гидромеханическими. Законы равновесия и движения жидкостей и газов изучаются прикладной механикой в разделе г и д р а в л и к а, которая включает в себя два раздела: • Гидростатика, изучающая законы равновесия в состоянии покоя; • Гидродинамика, изучающая законы движения жидкости, газа, пара. Значение гидравлики в том, что она определяет характер протекания практически всех химико-технологических процессов. Совершенствование, оптимизация, интенсификация процессов основаны на законах гидравлики.

Основные определения и свойства жидкостей В гидродинамике поди жидкостью понимают жидкости, газы и пары. Это связано с тем, что законы движения и жидкости, и пара, и газа приблизительно одинаковы при условии что скорость движения жидкости намного меньше скорости звука. Жидкость – это сплошная однородная среда. Различают : q идеальные и q реальные жидкости. Идеальная жидкость в отличие от реальной (вязкой) жидкости абсолютно несжимающаяся под действием давления p, не изменяет плотности под действием температуры T, и не обладает вязкостью. Реальные жидкости подразделяются на капельные и упругие. Капельные жидкости практически несжимаемые и коэффициент объемного расширения. Упругие жидкости – это газ, пар. Объем упругих жидкостей сильно изменяется с изменением температуры и давления.

Свойства жидкостей плотность – масса единицы объема жидкости Относительная плотность – отношение плотности жидкости при t₂=20⁰C к плотности воды при t=4⁰C Для определения плотности жидкости при температуре t₂ отличной от t₂=20⁰C где t₁=20 С; а – температурный поправочный коэффициент. Плотность газов или упругих жидкостей определяется по уравнению Менделеева-Клапейрона:

Обычно плотность газов при нормальных условиях Для реальных газов при высоких давлениях в расчетах необходимо использовать коэффициент сжимаемости z=f(π, τ), где – давление и температура в системе отнесенные к критическому соответственно. Для реальных газов уравнение принимает вид Удельный вес – вес единицы объема жидкости или газа где G—вес жидкости или газа в Н; V—объем жидкости или газа в м 3.

Удельный объем Давление (параметрическая характеристика) Различают понятия среднего гидростатического давления и истинного давления в данной точке. ∆p– сила гидростатического давления, ∆F – элементарная площадка - среднее гидростатическое давление. - истинное давление в данной точке или напряжение гидростатического давления. Давление в любой жидкости одинаково по всем направлениям, в противном случае, наблюдалось бы перемещение жидкости внутри ее объема.

Давление выражается в единицах столба жидкости h p=ρgh Кроме Па, общепринятого в СИ, давление измеряется в мм столба жидкости (ртутного, водного), а также в физических и технических атмосферах. Различают следующие виды давления:

Вязкость - это свойство жидкости оказывать сопротивление усилиям, вызывающим относительное перемещение её частиц. По закону внутреннего трения Ньютона где Т – сила трения μ – коэффициент динамической вязкости или вязкость τ - отношение касательной силы к площади, это напряжение внутреннего трения, напряжения сдвига или касательное напряжение. - градиент скорости

Существует и другое выражение вязкости – кинематическая вязкость Вязкость для жикостей варьируется в очень широких пределах. Соотношение вязкостей вещества в жидкой и газовой фазе Вязкость жидкостей уменьшается с увеличением температуры и увеличивается с уменьшением температуры. Это различие объясняется тем, что вязкость газа имеет молекулярно-кинетическую природу, а вязкость жидкости зависит от сил сцепления между молекулами. При высоких давлениях вязкость газа увеличивается. Вязкость влияет на режим движения жидкости, на гидравлическое сопротивление и, соответственно, на энергетику процесса. Уменьшение давления позволяет интенсифицировать процесс и создавать энергосберегающие технологии.

В зависимости от того, подчиняется ли жидкость закону Ньютона внутреннего трения или не подчиняется, жидкости делят на q ньютоновские - нормальные; q неньютоновские – они обладают аномальными свойствами и не подчиняются закону Ньютона (растворы полимеров, коллоидные растворы, суспензии, пасты и другие) Поверхностное (межфазное) натяжение представляет собой работу, требуемую для образования единицы новой поверхности.