Основы прикладной гидравлики

Многие технологические процессы химической промышленности связаны с движением жидкостей, газов или паров, перемешиванием в жидких средах, а также с разделением неоднородных смесей.

Законы гидромеханики и их практические приложения изучаются в гидравлике, которая состоит из двух разделов: гидростатики и гидродинамики.

Прежде чем приступить к разбору основных типов задач этого раздела необходимо остановиться на основных свойствах жидкостей.

Плотность. Это масса единицы объема жидкости и обозначается ρ. В единицах СИ измеряется в кг/м³. Плотность газов может быть рассчитана на основе уравнения Клапейрона:

,

(1.1)

где [кг/м³] – плотность газа при нормальных условиях, т.е. Т_о=273,15К и Р_о = 1,013 ^. 10⁵ Па;

М – мольная масса газа, кг/кмоль;

t – температура, °С; Р – рабочее давление, Па;

Р и Р_о – давление должно быть выражено в одинаковых единицах.

Давление. Давление Р столба жидкости высотой h при плотности ρ равняется:

Р = ρ ^.g ^. h,

(1.2)

Здесь Р выражено в Па; ρ – [кг/м³]; g – [м/с²]; h – [м].

Необходимо знать соотношения между единицами давления:

1 физическая атмосфера = 1,013 ^. 10⁵ Па = 760 мм рт.ст. = 10,33 м вод.ст. = 1,033 кгс/см².

1 техническая атмосфера = 9,81 ^. 10⁴ Па = 735,6 мм рт.ст. = 10 м вод.ст. = 1,0 кгс/см².

Вязкость. При движении жидкости в ней возникают силы внутреннего трения, оказывающие сопротивление движению. Кинематический коэффициент вязкости ν [м²/с] связан с динамическим коэффициентом μ [Па ^. с] соотношением:

ν = μ / ρ.

(1.3)

Значение " ρ " можно определить по таблице 1 "Плотность жидких веществ и водных растворов".

Значение "μ" можно определить по таблице 2 "Вязкость жидких веществ и водных растворов", а также по номограммам рис. 1 и 2.

При решении задач данного раздела необходимо научиться рассчитывать среднюю скорость потока зная расход, и определять режим движения жидкости или газа. Особо необходимо обратить внимание на расчет гидравлического сопротивления при движении реальной жидкости по трубопроводам, т.к. это является одним из основных вопросов прикладной гидродинамики. Важность определения потери давления связана также с необходимостью расчета затрат энергии для перемещения жидкости насосами.

Рис. 1. Номограмма для определения динамического коэффициента вязкости жидкостей при различных температурах.

Таблица – К номограмме для определения вязкости жидкостей (рис. 1)

Жидкость	Номер точки	Жидкость	Номер точки
Амиловый спирт		Пентан
Аммиак		Ртуть
Анилин		Серная кислота, 111%
Ацетон		Серная кислота, 98%
Бензол		Серная кислота, 60%
Бутиловый спирт		Сернистый ангидрид
Вода		Сероуглерод
Гексан		Терпентин
Гептан		Толуол
Глицерин, 100%		Уксусная кислота, 100%
Глицерин, 50%		Уксусная кислота, 70%
Диоксид углерода		Фенол
Диэтиловый эфир		Хлорбензол
Метилацетат		Хлороформ
Метиловый спирт, 100%		Четыреххлористый углерод
Метиловый спирт, 90%		Этилацетат
Метиловый спирт, 30%		Этиленгликоль
Нафталин		Этиленхлорид
Нитробензол		Этиловый спирт, 100%
Октан		Этиловый спирт, 49%

Рис. 2. Номограмма для определения динамического коэффициента вязкости газов при р = 1 атм*: 1 – О₂; 2 – NO₂; 3 – СО₂; 4 – HCl; 5 – воздух; 6 – N₂; 7 – SO₂; 8 – СН₄; 9 – Н₂О; 10 – NH₃; 11 – С₂Н₆; 12 – Н₂; 13 – С₆Н₆; 14 – 9Н₂ + N₂; 15 – 3Н₂ + N₂; 16 – СО; 17 – Cl₂. Пересчет: в СИ: 1 атм = 760 мм рт.ст. = 101325 Па.

Дата добавления: 2017-02-01