![]() |
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Предмет ПАХТ. Классификация ХТП. Предмет гидравликиСтр 1 из 2Следующая ⇒
Предмет ПАХТ. Классификация ХТП. Предмет гидравлики Предмет ПАХТ – закономерности нехимических процессов ХТ, принципы устройства и работы, методы расчета проектирования и оптимизации аппаратов и машин для проведения этих процессов. ПАХТ – связывающее звено между общетеоретическими, общеинженерными и специальными дисциплинами. Нехимические ХТП делятся на 5 групп: а) гидромеханические (фильтрование, осаждение, центрифугирование, псевдоожижение, перемешивание в жидкой среде и т.д.); б) тепловые (нагрев, охлаждение, испарение, кипение, конденсация, выпаривание); в) холодильные (умеренное охлаждение – до 120°К, глубокое охлаждение – ниже 120 °К); г) массообменные, т.е. диффузионные (аб- и адсорбция, ректификация, экстракция, сушка, кристаллизация, мембранные процессы и т.д.); д) механические (измельчение, т.е. дробление или помол; сортировка, т.е. классификация (ситовой анализ или грохочение); транспортировка, смешение, питание, дозирование, гранулирование твердых сыпучих материалов). Предмет гидравлики – законы равновесия и движения жидкостей. Гидравлика состоит из двух разделов: а) гидростатика – законы равновесия жидкостей, пребывающих в состоянии относительного покоя; б) гидродинамика – законы движения жидкостей. В гидравлики рассматривают 3 задачи: а) внутренняя – движение жидкостей в трубах и каналах; б) внешняя – обтекание тела потоком жидкостей или движение тела в неограниченной жидкой среде; в) смешанная – движение жидкости через зернистый слой.
Основные физические свойства жидкостей В гидравлике жидкости и газы объединяют под названием жидкости. Объясняется тем, что при скорости значительно ниже скорости звука законы движения жидкости и газов практически одинаковы. Все жидкости обладают текучестью, т.е. не способны сами удерживать свою форму. Капельные жидкости практически несжимаемы, а упругие жидкости, т.е. газы, сжимаемы. В гидравлике для упрощения ввели понятие об идеальной жидкости. Она обладает абсолютной текучестью, т.е. совершенно не сопротивляется усилиям сдвига и растяжения и абсолютно несжимаема. Реальные жидкости сопротивляются сдвигу (вязкость), кроме того, капельные жидкости сопротивляются растяжению (липкость). Капельные жидкости (реальные) в какой-то степени сжимаемы. Плотность ρ – масса в единице объема жидкости (кг/м3):
Силы, действующие в жидкостях, можно разделить на массовые (объемные) и поверхностные. К массовым силам относятся силы гравитации, инерции и центробежные. К поверхностным – силы внутреннего трения и давления. Объемные силы действуют на каждую частицу в данном объеме жидкости. Они пропорциональны объему. Поверхностные силы действую лишь на поверхностях, отделяющих данный объем жидкости от окружающей среды. Они пропорциональны величине поверхности. Гидростатическое давление р – нормальное напряжение внутреннего сжатия жидкостей, обусловленное действием поверхностной силой Р на площадку F. Среднее давление определяют по формуле (Па):
Давление распределяется в объеме жидкости неравномерно. Истинное давление, т.е. в данной точке жидкости находят по формуле:
Давление обладает двумя основными свойствами: а) всегда направленно по нормали к площадке; б) не зависит от ориентации площадки в пространстве. Давление – это скалярная величина, а сила давления – векторная. Рассмотрим схемы давления: Рабс – абсолютное, Рпов – повышенное, Ратм – атмосферное, Рост – остаточное, Ризб – избыточное, Рвак – вакуумное. Рабс= Ратм+ Ризб Рабс= Рост= Ратм - Рвак С помощью манометра измеряют Ризб. Давление вакуума измеряют вакуумметром. Небольшие давления измеряют пьезометрами, а так же дифференциальными манометрами, т.е. в метрах столба жидкости. Используют внесистемные размерности давления: а) одна физическая атмосфера: 1 атм = 760 мм.рт.ст. = 1, 013·105 Па = 1, 033 ат б) одна техническая атмосфера: 1 ат = 735 мм.рт.ст. = 9, 81·104 Па = 1 кг с/см = 10 м. вод. ст. в) один бар: 1бар = 750 мм.рт.ст. = 105 Па = 1, 02 ат г) один миллиметр ртутного столба: 1 мм.рт.ст. = 133, 3 Па д) один метр водного столба: 1 м. вод. ст. = 9, 81 Па = 1 кг с/ м2
Уравнение Бернулли В 1738 году швейцарский ученый Д. Бернулли получил уравнение:
w – средняя скорость потока; р – гидростатическое давление; z – геометрический напор, т.е. удельная потенциальная энергия геометрического положения потока жидкости в данном сечении(м);
Е – полный гидродинамический напор, полная удельная механическая энергия потока жидкости в данном сечении. В любых поперечных сечениях стационарного потока идеальной (невязкой) жидкости полный гидродинамический напор постоянен, т.е. полная удельная механическая энергия потока жидкости постоянна по длине труба. Уравнение Бернулли выражает энергетический баланс потока и является частным случаем закона сохранения энергии. Напор – удельная весовая механическая энергия потока жидкости. Уравнение Бернулли можно записать иначе, если умножить обе его части на величину ρ ·g: р – механическая энергия единицы объема жидкости (потока). Уравнение Бернулли можно применять для реальной (вязкой) жидкости: Δ h1-2 – потеря напора потока на участке трубы между сечениями 1-1 и 2-2. Потерянный напор расходуется на преодоление гидравлического сопротивления трубопровода. Последнее складывается из потерь на трение между слоями жидкости, между жидкостью и стенками трубы, а так же в местных сопротивлениях (резкий поворот трубы, внезапное изменение сечения потока, запорно-регулирующая арматура и т.д.). При этом часть удельной потенциальной энергии жидкости превращается в тепловую энергию и рассеивается в окружающем пространстве. Рассмотрим диаграмму Бернулли: Трубки Пито и Прандтля называют пьезометрическими. Иногда еще используют комбинированную трубку Пито-Прандтля. Высота столбика жидкости в трубке Прандтля равна пьезометрическому напору:
Высота столбика жидкости в трубке Пито равна сумме статического и скоростного напоров: Отсюда, разность уровней столбиков жидкости в трубках Пито и Прандтля равна скоростному напору: Если нижние концы трубок Пито и Прандтля находятся строго на оси трубы, то:
Имеется важное для практики следствие из уравнения Бернулли: при сужении потока часть удельной потенциальной энергии давления переходит в удельную кинематическую энергию потока жидкости, т.е. давление понижается, а скорость увеличивается; при расширении потока – все наоборот: скорость понижается, давление увеличивается. Примеры практического применения уравнения Бернулли – насосы, компрессоры, дроссельные расходомеры, подъемная сила крыла самолета/птицы, эффект Магнуса и т.д.
Предмет ПАХТ. Классификация ХТП. Предмет гидравлики Предмет ПАХТ – закономерности нехимических процессов ХТ, принципы устройства и работы, методы расчета проектирования и оптимизации аппаратов и машин для проведения этих процессов. ПАХТ – связывающее звено между общетеоретическими, общеинженерными и специальными дисциплинами. Нехимические ХТП делятся на 5 групп: а) гидромеханические (фильтрование, осаждение, центрифугирование, псевдоожижение, перемешивание в жидкой среде и т.д.); б) тепловые (нагрев, охлаждение, испарение, кипение, конденсация, выпаривание); в) холодильные (умеренное охлаждение – до 120°К, глубокое охлаждение – ниже 120 °К); г) массообменные, т.е. диффузионные (аб- и адсорбция, ректификация, экстракция, сушка, кристаллизация, мембранные процессы и т.д.); д) механические (измельчение, т.е. дробление или помол; сортировка, т.е. классификация (ситовой анализ или грохочение); транспортировка, смешение, питание, дозирование, гранулирование твердых сыпучих материалов). Предмет гидравлики – законы равновесия и движения жидкостей. Гидравлика состоит из двух разделов: а) гидростатика – законы равновесия жидкостей, пребывающих в состоянии относительного покоя; б) гидродинамика – законы движения жидкостей. В гидравлики рассматривают 3 задачи: а) внутренняя – движение жидкостей в трубах и каналах; б) внешняя – обтекание тела потоком жидкостей или движение тела в неограниченной жидкой среде; в) смешанная – движение жидкости через зернистый слой.
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-15; Просмотров: 548; Нарушение авторского права страницы