Гидравлика. Гидравлика теория. Вариант 1 Приведите основные физические свойства жидкости
 Скачать 43.23 Kb.
|
|
Вариант 1 Приведите основные физические свойства жидкости Плотность Плотность– это масса единицы объема жидкости, т. е. величина, характеризующая распределение массы тела в пространстве, занятом жидкостью. Численно плотность однородной среды определяется как  ,где m – масса жидкости, заключенная в объеме V. Если среда неоднородна, плотность жидкости в какой-либо точке определяется предельным переходом:  ,где Δm – масса малого объема жидкости ΔV, содержащего рассматриваемую точку. Единица измерения плотности в СИ  , в технической системе – кГ·с2/м4.Наряду с плотностью, в гидравлике широко используется понятие объемного веса. Объемный вес жидкости – это вес единицы объема жидкости.  ,где G – вес однородной жидкости в объеме V, а ΔG – вес жидкости в малом объеме ΔV. Единицы измерения объемного веса в СИ – Н/м3, в технической системе – кГ/м3, Г/см3 и т. д. Связь плотности и объемного веса просто устанавливается из второго закона Ньютона, записанного для силы тяжести:  Сжимаемость Сжимаемость жидкости – это свойство изменять свой объем под действием внешнего давления. Сжимаемость характеризуется коэффициентом объемной сжимаемости, который представляет собой изменение объема жидкости на единицу изменения давления, отнесенное к единице объема (относительное изменение объема):  где V – первоначальный объем жидкости, dV – изменение объема жидкости при увеличении давления на величину dp. Коэффициент объемной сжимаемости измеряется в СИ в м2/Н (1/Па), в технической системе – в см2/кГ, м2/кГ. Температурное расширение Температурное расширение жидкости – это изменение объема при изменении температуры. Его характеризуют коэффициентом температурного расширения:  где V – первоначальный объем жидкости, dT – изменение температуры. Единица измерения коэффициента температурного расширения –  Коэффициент температурного расширения для жидкости – это относительное увеличение объема жидкости при повышении температуры на 1°С и постоянном давлении. Для капельных жидкостей  небольшая величина. Она меняется в зависимости от диапазона температуры и давления. Например, для воды при нормальном атмосферном давлении и температуре 10–20 ºС коэффициент βT = 0,00015 Поверхностное натяжение Силы притяжения молекул внутри объема жидкости взаимно уравновешиваются и проявляются только на границах – на твердых стенках, на свободной поверхности. На свободной поверхности из-за того, что сила притяжения со стороны молекул воздуха значительно меньше, чем сила взаимного притяжения молекул жидкости, появляется результирующая сила, направленная внутрь объема. Молекулы поверхностного слоя находятся в особом напряженном состоянии, образуется как бы тонкая упругая пленка, возникает поверхностное натяжение. Вязкость Очень важным для гидравлики физическим свойством жидкости является вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление движению слоев жидкости относительно друг друга. Жидкости в гидромашинах При движении жидкостей в гидромашинах (объемных и лопастных насосах, турбинах), гидропередачах и гидроприводе существенное влияние на процессы начинают оказывать некоторые специфические свойства жидкостей и процессы, не играющие большой роли в открытых потоках и течениях в трубах. Испарение Испарением называется процесс парообразования (переход молекул жидкости в пар), происходящий со свободной поверхности жидкости. Если жидкость, имеющая свободную поверхность, находится в закрытом резервуаре, то с течением времени число молекул жидкости, переходящих в пар, может сравняться с числом молекул, возвратившихся в жидкость. В этом случае пар становится насыщенным. Установившееся в нем давление называется давлением насыщенного пара. Растворимость газов Растворимость – это свойство газов образовывать с капельными жидкостями растворы. Количественно она характеризуется коэффициентом растворимости k, который представляет собой отношение объема газа Vг, растворенного при температуре 0 °С и атмосферном давлении, в жидкости объемом Vж:  .Объем газа, который растворится в капельной жидкости до полного насыщения, определится выражением  ,где p1 и p2 – соответственно начальное и конечное давление на границе раздела жидкости и газа. Кавитация При движении жидкости в полостях сложной конфигурации (повороты, сужения с последующим расширением) в ней могут возникать участки, где давление, снижаясь, достигает некоторого критического значения. При понижении давления жидкость закипает или из нее выделяются растворенные газы. В жидкости возникают парогазовые пузырьки. Кавитация – это нарушение сплошности жидкости, образование в ней пузырьков, заполненных насыщенным паром этой жидкости и выделившимися из жидкости растворенными газами. Двигаясь с потоком жидкости, пузырьки попадают в область с более высоким давлением. Здесь пар конденсируется, и полости замыкаются, схлопываются. Происходит мгновенное повышение давления, своего рода гидравлический удар. При этом по объему жидкости распространяется ударная волна. Давление, при котором возникают явления кавитации, зависит от физических свойств жидкости и, в зависимости от ее состояния, может изменяться в существенных пределах. Облитерация При протекании жидкостей в узких щелях, зазорах и проходных отверстиях вследствие адсорбции (отложения) полярноактивных молекул жидкости на твердых стенках часть приграничного слоя жидкости прилипает к поверхности. Происходит заращивание проходного сечения отверстий. Такое явление получило название облитерации. Облитерация может оказывать существенное негативное влияние на режим работы гидромашин, так как способствует быстрому уменьшению расхода жидкости, ухудшает характеристики регулирующих и управляющих устройств. Пульсация скоростей и осредненная скорость при турбулентном режиме Механизм турбулентного движения значительно сложнее, чем ламинарного. При турбулентном режиме частицы жидкости беспорядочно перемешиваются между собой, а скорости в любой точке потока непрерывно изменяются по величине и направлению около некоторого среднего значения. Это явление носит название пульсации скорости. Скорость в данный момент времени в данной точке турбулентного потока называется местной мгновенной скоростью Введение понятия осредненной скорости в точке позволяет считать турбулентный поток квазиустановившимся, т. е. условноустановившимся. В этом случае сохраняются такие понятия, как линия тока, элементарная струйка, средняя скорость в живом сечении. При турбулентном движении можно так же, как и при ламинарном, применять уравнения неразрывности движения и уравнение Бернулли. Влияние же режима движения может быть отражено зависимостями для потерь энергии, которые из-за турбулентных пульсаций будут отличаться от потерь энергии при ламинарном режиме. Что называется насадком и каковы их основные геометрические формы? Насадкой называется отрезок трубы, длина которого в несколько раз больше внутреннего диаметра. Рассмотрим случай, когда к отверстию в стенке резервуара присоединен насадок диаметром d, равным внутреннему диаметру отверстия. На рис. показаны наиболее распространенные виды насадок, применяемые на практике: а - цилиндрический внешний; б -конический расходящийся; в - конический сходящийся; ; г - цилиндрический внутренний; д - коноидальный; е - комбинированный.  Рис Виды насадков |